CS257184B1

CS257184B1 - Photo-electric indicators of opaque objects

Info

Publication number: CS257184B1
Application number: CS864786A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Ricny; Jaromir Haban; Jaroslav Novak
Original assignee: Vaclav Ricny; Jaromir Haban; Jaroslav Novak
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS478686A1

Abstract

Je řešen fotoelektrický indikátor tenkých neprůhledných objektů s rovnoměrným průběhem světelné citlivosti sledované zóny a vysokou rozlišovací schopností indikace. Mezi světelný zdroj s kolimátorem a světlocitlivé prvky je souose s kolimátorem vřazen systém světlovodivých vláken, uspořádaný v místě dopadu světelných paprsků v aktivní plochu. V aktivní ploše jsou světlovodivá vlákna uspořádána těsně vedle sebe, podélnými osami rovnoběžně s s dopadajícími světelnými paprsky a příčnými řezy kolmo na směr jejich dopadu. Za místem dopadu se světlovodivá vlákna rozvětvuji', a každé z nich je opticky spojeno s jedním světlocitlivým prvkem. Světlocitlivé prvky jsou uspořádány do libovolného geometrického seskupení, jsou sériově spojeny a tvoří bázový odpor tranzistorového spínače, jehož kolektorový výstup je výstupem fotoelektrického indikátoru.A photoelectric indicator of thin opaque objects with a uniform course of light sensitivity of the monitored zone and high resolution of the indication is solved. A system of light-conducting fibers is inserted between the light source with a collimator and the light-sensitive elements, coaxial with the collimator, arranged at the point of incidence of light rays into the active area. In the active area, the light-conducting fibers are arranged close to each other, with their longitudinal axes parallel to the incident light rays and their cross sections perpendicular to the direction of their incidence. Behind the point of incidence, the light-conducting fibers branch out, and each of them is optically connected to one light-sensitive element. The light-sensitive elements are arranged in an arbitrary geometric grouping, are connected in series and form the base resistance of a transistor switch, the collector output of which is the output of the photoelectric indicator.

Description

Je řešen fotoelektrický indikátor tenkých neprůhledných objektů s rovnoměrným průběhem světelné citlivosti sledované zóny a vysokou rozlišovací schopností indikace. Mezi světelný zdroj s kolimátorem a světlocitlivé prvky je souose s kolimátorem vřazen systém světlovodivých vláken, uspořádaný v místě dopadu světelných paprsků v aktivní plochu. V aktivní ploše jsou světlovodivá vlákna uspořádána těsně vedle sebe, podélnými osami rovnoběžně s s dopadajícími světelnými paprsky a příčnými řezy kolmo na směr jejich dopadu. Za místem dopadu se světlovodivá vlákna rozvětvuji', a každé z nich je opticky spojeno s jedním světlocitlivým prvkem. Světlocitlivé prvky jsou uspořádány do libovolného geometrického seskupení, jsou sériově spojeny a tvoří bázový odpor tranzistorového spínače, jehož kolektorový výstup je výstupem fotoelektrického indikátoru.A photoelectric indicator of thin opaque objects with a uniform course of light sensitivity of the monitored zone and a high resolution of the indication is solved. A light-guide system is arranged coaxially with the collimator between the light source with the collimator and the light-sensitive elements, arranged at the point where the light rays strike the active surface. In the active surface, the light guide fibers are arranged adjacent to each other, with longitudinal axes parallel to the incident light beams and cross-sections perpendicular to their incidence direction. Beyond the impact point, the light-guide fibers branch, and each of them is optically coupled to one light-sensitive element. The photosensitive elements are arranged in any geometric grouping, are connected in series and form the base resistance of the transistor switch, whose collector output is the output of the photoelectric indicator.

Vynález se týká fotoelektrického indikátoru tenkých neprůhledných objektů, například vláken nebo vodičů, v jehož snímací části je užito optické rozměrové konverse.The invention relates to a photoelectric indicator of thin opaque objects, for example fibers or conductors, in the sensing part of which an optical dimensional conversion is used.

Fotoelektrické indikátory nebo snímače jsou velmi často používány v automatizované výrobě pro bezdotykovou indikaci neprůhledných objektů s libovolných materiálů, stávající provedení bývá obvykle složeno pouze ze světelného zdroje tvořeného žárovkou nebo svítivou diodou a světlocitlivého snímače, tvořeného fototranzistorem nebo fotodiodou. Jejich nasazení však přináší potíže v případech, kdy rozměr sledovaného objektu je menší než aktivní plocha použitého světlocitlivého prvku a zejména tehdy, jestliže se objekt ve sledované zóně pohybuje, nebot jeho výchylka může mnohdy mnohonásobně přesahovat rozměr vlastního objektu.Photoelectric indicators or sensors are very often used in automated production for contactless indication of opaque objects of any material, the current design usually consists only of a light source consisting of a light bulb or a light-emitting diode and a light-sensitive sensor made of a phototransistor or photodiode. However, their application brings difficulties in cases where the size of the monitored object is smaller than the active area of the light-sensitive element used and especially if the object moves in the monitored zone, because its deflection can often exceed the size of the object itself.

V takových případech je nutno používat více v řadě uspořádaných světlocitlivých prvků. Potřebnou šířku sledované zóny je nutno obvykle když je třeba optické zvětšení opticky přizpůsobit rozměrům řady použitých světlocitlivých prvků pomocí optických členů. To vše značně komplikuje konstrukční řešení a navíc není obvykle možné dosáhnout rovnoměrné světelné citlivosti podél celé sledované zóny.In such cases, it is necessary to use more light-sensitive elements arranged in a row. The required width of the monitored zone is usually necessary when the optical magnification needs to be optically adapted to the dimensions of a number of light-sensitive elements used by means of optical elements. All of this complicates the design considerably and moreover it is not usually possible to achieve a uniform light sensitivity along the entire monitored zone.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje fotoélektricky indikátor tenkých neprůhledných objektů dle vynálezu, sestávající ze světelného zdroje s kolimátorem a ze světlocitlivých prvků.The above-mentioned disadvantages are overcome by the photoelectric indicator of thin opaque objects according to the invention, consisting of a light source with a collimator and of photosensitive elements.

Jeho podstatou je to, že mezi světelný zdroj s kolimátorem a světlocitlivé prvky uspořádané souose s kolimátorem, je vřazen systém světlovodivých vláken, uspořádaný v místě dopadu světelných paprsků v aktivní plochu. Světlovodivá vlákna jsou v aktivní ploše umístěna těsně vedle sebe, podélnými osami rovnoběžně s dopadajícími světelnými paprsky a příčnými řezy kolmo na směr jejich dopadu.Its essence is that between the light source with the collimator and the light-sensitive elements arranged coaxial with the collimator, there is incorporated a system of light-guide fibers arranged at the point of incident of the light rays on the active surface. In the active surface, the light-conducting fibers are placed adjacent to each other, with longitudinal axes parallel to the incident light beams and cross-sections perpendicular to their incidence direction.

Za místem dopadu světelných paprsků se světlovodivá vlákna rozvětvují a každé z nich je opticky spojeno vždy s jedním světlocitlivým prvkem. Tyto světlocitlivé prvky jsou uspořádány do libovolného geometrického seskupení, jsou sériově spojeny a tvoří bázový odpor dále připojeného tranzistorového spínače. Kolektorový výstup tohoto tranzistorového spínače je výstupem fotoelektrického indikátoru.Beyond the incidence of light rays, the light-guide fibers branch and each of them is optically connected to one light-sensitive element. These light-sensitive elements are arranged in any geometric grouping, are connected in series and form the base resistance of the downstream transistor switch. The collector output of this transistor switch is the output of the photoelectric indicator.

Výhodou navrhovaného uspořádání fotoelektrického indikátoru je snadná přizpůsobitelnost rozměrů sledované zóny rozměrům a geometrickému uspořádání světlocitlivých prvků při konstrukč ní jednoduchosti, rovnoměrný průběh světelné citlivosti sledované zóny a v neposlední řadě i dosažitelná vysoká rozlišovací schopnost indikace.The advantage of the proposed arrangement of the photoelectric indicator is the easy adaptability of the dimensions of the monitored zone to the dimensions and geometrical arrangement of the photosensitive elements with construction simplicity, uniform course of light sensitivity of the monitored zone and last but not least the achievable high resolution ability of the indication.

Příklad uspořádání fotoelektrického indikátoru podle vynálezu je schematicky uveden na přiloženém výkrese.An example of an arrangement of the photoelectric indicator according to the invention is schematically shown in the attached drawing.

Fotoelektrický indikátor je tvořen světelným zdrojem 2 ^s kolimátorem, proti němuž souose je ve vzdálenosti určené světelným výkonem světelného zdroje 2/ umístěn systém světlovodivých vláken 5, Tento systém tvoří v místě dopadu světelných paprsků 2, co nejblíže za sledovaným objektem 3, aktivní plochu _4· Světlovodivá vlákna 2 jsou v aktivní ploše _4 uspořádána těsně vedle sebe, takže se dotýkají. Jejich podélné osy jsou rovnoběžné v v místě dopadu světla s dopadajícími světelnými paprsky 2 ^a příčné řezy jsou kolmo na směr jejich dopadu.The photoelectric indicator consists of a light source 2 ^{with a} collimator, against which a light-guide system 5 is positioned coaxially at a distance determined by the light output of the light source 2. The light guide fibers 2 are arranged close to each other in the active surface 4 so that they touch each other. Their longitudinal axes are parallel at the point of light incident with the incident light beams 2 ^{and the} cross-sections are perpendicular to the direction of their incidence.

Průměr světloyodivých vláken 2 j® roven maximálně polovině příčného rozměru nejmenšího indikovaného objektu 2· Světlovodivá vlákna 2 jsou ^za místem dopadu libovolně rozvětvena a opticky spojena s libovolně geometricky uspořádaným seskupením světlocitlivých prvků 2, tvořených například fototranzistory nebo fotodiodami. Tyto světlocitlivé prvky 2 jsou elektricky spojeny v sérii a tvoří bázový odpor tranzistorového spínače Ί_, jehož kolektorový výstup 2 j® výstupem fotoelektrického indikátoru.The diameter of the light-conducting fibers 2 is equal to at most half of the transverse dimension of the smallest object 2 indicated. The light-conducting fibers 2 are arbitrarily branched ^behind the impact point and optically connected to an arbitrarily geometrically arranged array of light-sensitive elements 2. These light-sensitive elements 2 are electrically connected in series and form the base resistance of the transistor switch 7, the collector output of which is the output of the photoelectric indicator.

Světelný zdroj 2 ^s kolimátorem vytváří rovnoběžný svazek světelných paprsků 2_, který osvětluje indikovaný objekt 2 ^a promítá se přes něj na aktivní plochu tvořenou příčnými řezy, světlovodivých vláken 5, která jsou opticky spojena se světlocitlivými prvky 6.The light source 2 ^with the collimator creates a collimated light beam 2, which illuminates the object indicated by 2 ^and it is reflected through the active area formed by the cross cuts, the optical fibers 5 which are optically connected to the light sensitive elements of the sixth

Elektrické zapojení pracuje jako součinový obvod, který dodává na kolektorovém výstupu 2 a tedy na výstupu indikátoru, elektrický signál pouze tehdy, jestliže aktivní plocha alespoň jednoho světlovodivého vlákna 2 je indikováným objektem 2 zastíněna a odpovídající světlocitlivý prvek 2 3® tedy v nevodivém stavu.The electrical circuit works as a product circuit that provides an electrical signal at the collector output 2 and thus at the output of the indicator only when the active surface of at least one light-conducting filament 2 is obscured by the indicated object 2 and the corresponding light-sensitive element 23 is in a non-conductive state.

Pokud indikovaný objekt 3_ není ve sledované zóně, například při přetrhu, je celá aktivní plocha 2 světlovodivých vláken 2 ^a tedy i světlocitlivé prvky osvětleny, jejich výsledný odpor je malý a kolektorový obvod tranzistorového spínače 7_ je otevřen do saturace, čemuž odpovídá prakticky nulový výstupní signál na kolektorovém výstupu 2·If the indicated object 3 is not in the monitored zone, for example at break, the entire active surface 2 of the light conducting fibers 2 ^and hence the photosensitive elements is illuminated, their resulting resistance is small and the collector circuit of the transistor switch 7 is open to saturation. on collector output 2 ·

Šířka sledované zóny i rozlišovací schopnost fotoelektrického indikátoru podle vynálezu je určena rozměrem světlovodivých vláken 5 a jejich počtem.The width of the monitored zone and the resolution of the photoelectric indicator according to the invention are determined by the size of the light guide fibers 5 and their number.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Photoelectric indicator of thin opaque objects consisting of a light source with a collimator and light-sensitive elements, characterized in that a light-guide system (5) arranged coaxially with the collimator is arranged between the light source (1) with the collimator and the light-sensitive elements (6). the light beam (2) impinges on the active surface (4), where the light guide fibers (5) are placed side by side, longitudinal axes parallel to the incident light lines (2) and cross-sections perpendicular to their incidence direction and beyond (5) branching and each of them is optically connected to one light-sensitive element (6), these light-sensitive elements (6) being connected in series and form the base resistance of the transistor switch. (7), the collector output of which is the photoelectric indicator output.