Vorrichtung zur Bestimmung der Lage des Randes eines laufenden Bandes

Abstract

 Die vorgeschlagene Vorrichtung zur Bestimmung der räumlichen Lage wenigstens eines Randes eines laufenden Bandes hat einen mit Spiegelfacetten besetzten Drehspiegel 18, auf den an voneinander beabstandeten Rückwurfstellen R₁, R₂ auftreffende Peilstrahlen 15, 21 gerichtet sind. Die rückgeworfenen Peilstrahlen bestreichen das Beobachtungsfeld, in dem das Band vor einem Retroreflektor 4 läuft. Solange die Peilstrahlen auf den Retroreflektor fallen, werden sie retroreflektiert und von einem Empfänger 28, 33 erfaßt, dessen Signal endet, wenn der jeweilige Peilstrahl vom Retroreflektor auf den Rand des Bandes übergeht. Damit sind die Impulsrückflanken eindeutig mit der Winkellage jedes Peilstrahls beim Erfassen des Bandrandes verknüpft und die Auswerteschaltung kann aus diesen beiden Peilstrahllagen die räumliche Lage des Bandrandes ermitteln.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verfolgung der Lage eines laufenden Bandes durch Überwachung der Lage eines oder beider Ränder dieses Bandes. Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung gemaß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, welche bekannt ist aus US-PS 4 788 441. Bei dieser bekannten Ausbildung wird von jedem Bandrand ein Positionsdatum ermittelt, nämlich der Winkel, unter dem der abtastende Peilstrahl vom Retroreflektor auf das Bandmaterial übergeht oder vom Bandmaterial auf den Retroreflektor übergeht. Hieraus ergibt sich im wesentlichen der Seitenversatz des laufenden Bandes.

[0002] Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Seitenversatz des laufenden Bandes und dem vorstehend genannten Positionsdatum ist jedoch nur gegeben bei gleichbleibender Höhenlage des Bandrandes bzw. Abstand desselben von der Abtastvorrichtung. Hiermit ist nicht immer zu rechnen, insbesondere nicht bei Verwendung eines Drehrahmens zur Richtungssteuerung des Bandes, da dessen Schwenkbewegungen typischerweise entsprechende Querneigungen des Bandes zur Folge haben. In diesen Fällen ist es für die Qualität der Bandlaufregelung von Bedeutung, die Raumlage, d.h. die Seiten- und die Höhenlage des überwachten Bandrandes zu verfolgen.

[0003] US-PS 5 354 992 hat eine Vorrichtung zum Gegenstand, bei der die Signale von die Bandränder verfolgenden Detektoren, z.B. Kameras, im Falle einer Schrägstellung des Bandes korrigiert werden, wobei jedoch zur Ermittlung dieser Schrägstellung eine weitere Meßeinrichtung erforderlich ist.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die es gestattet, bei verhältnismäßig einfachem Aufbau und Betrieb sowohl die Seiten- als auch die Höhenlage, also die räumliche Lage wenigstens eines Bandrandes zu verfolgen.

[0005] Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die beiden von einem Bandrand erhaltenen Positionsdaten sind Winkelkoordinaten zweier von verschiedenen Stellen ausgehenden Peilstrahlen, in deren Schnittpunkt sich der Bandrand befindet und die leicht bei Bedarf in kartesische Koordinaten oder in ein beliebiges anderes, zur Steuerung des Bandes geeignetes System umgesetzt werden können.

[0006] An sich ist aus der genannten US-PS 4 788 441 auch die Bestimmung der räumlichen Lage eines Objekts mittels zweier von verschiedenen Stellen ausgehender Peilstrahlen bekannt; hier geht es jedoch nicht um die Verfolgung eines laufenden Bandes, sondern um die Bestimmung von Lage oder Abmessung des Objekts in einer das Objekt umgebenden Box, wobei zwei Drehspiegelanordnungen notwendig sind. Damit ist diese Ausbildung apparativ und bezüglich der Justierung der Komponenten und der Signalauswertung recht aufwendig. Dadurch, daß beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung nur ein Drehspiegel zur Erzeugung einer Mehrzahl von Peilstrahlen Verwendung findet, ist die Anordnung auch fehlertoleranter gegenüber Schwankungen der Spiegeldrehzahl.

[0007] Weitere Erfindungsmerkmale sind in den Unteransprüchen angegeben. Die in Anspruch 2 vorgeschlagene Auskopplung des retroreflektierten Strahls und Beaufschlagung des zugehörigen Empfängers mittels eines Strahlungsteilers ist an sich aus US-PS 4 523 093 bekannt. Auch hier geht es jedoch nur um die Gewinnung eindimensionaler Daten, und zwar beim Lesen von Strichcodes.

[0008] Die gemäß Anspruch 4 vorgeschlagene Aufweitung des Laserstrahls zu einem Fächerstrahl mittels einer Zylinderlinse bewirkt eine Mittelung von Inhomogenitäten über die Breite des Retroreflektors, sodaß sich eng begrenzte lokale Schwankungen der Reflexionseigenschaften nicht auswirken. Lokale Inhomogenitäten sind z.B. dort gegeben, wo die Tripelreflektoren zusammenstoßen.

[0009] Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigegebenen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

die Gesamtansicht einer Bandlaufsteuervorrichtung mit einer Abtastvorrichtung zur Bestimmung der räumlichen Lage eines Bandrandes;

Fig. 2

eine schematische Darstellung der Abtastvorrichtung in einer ersten Ausbildungsform;

Fig. 3

eine schematische Darstellung der Abtastvorrichtung in einer zweiten Ausbildungsform;

Fig. 4

eine schematische Darstellung der Abtastvorrichtung in einer dritten Ausbildungsform;

Fig. 5

eine schematische Darstellung der Abtastvorrichtung in einer vierten Ausbildungsform;

Fig. 6

eine schematische Darstellung der Abtastvorrichtung in einer fünften Ausbildungsform;

Fig. 7

schematisch eine Abtastvorrichtung und die von ihr erhaltenen Signalimpulse bei einer bestimmten Auswanderung des überwachten Bandrandes;

Fig. 8

die Darstellung gemäß Fig. 7 bei einer anderen Auswanderung des Bandrandes;

Fig. 9

die Darstellung gemäß Fig. 7 bei noch einer anderen Auswanderung des Bandrandes;

Fig. 10

die Darstellung gemäß Fig. 7 bei einem nicht vollständig undurchsichtigem Bandmaterial;

Fig. 11

schematisch eine Abtastvorrichtung mit einem Spiegelrad, dessen Spiegelfacetten Abstände voneinander aufweisen, und die von dieser erhaltenen Signalimpulse;

Fig. 12

die Gesamtansicht einer Bandlaufsteuervorrichtung gemäß Fig. 1 mit einem Zusatzbauteil zur Bestimmung der Winkelstellung des steuernden Drehrahmens.

[0010] Ein Band 1 wird von einem Wickel A abgezogen, um in eine Bearbeitungsstation B, z.B. einem Druckwerk, einer Bearbeitung oder Behandlung unterworfen zu werden, bevor es auf einen Wickel C wieder aufgewickelt wird. Zur präzisen Regelung der Seitenlage des Bandes ist vor der Bearbeitungsstation B ein Drehrahmen 2 vorgesehen, der das Stellglied des Regelkreises darstellt und dessen Schwenkungen die Laufrichtung steuern. Zur Gewinnung des Ansteuerungssignals für den Schwenkantrieb des Drehrahmens wird die räumliche Lage eines der Bandränder und damit die Abweichung von der Sollage des Bandes durch eine Abtastvorrichtung 3 erfaßt. In deren Abtastbereich ist hinter dem laufenden Band ein Retroreflektor 4 angeordnet.

[0011] Die Abtastvorrichtung 3 gemäß Fig. 2 besteht aus einem Gehäuse 3' mit einem Fenster 36, durch das die abtastenden Peilstrahlen das Beobachtungsfeld mit dem Retroreflektor 4 und dem vor diesem laufenden Bandrand bestreichen. Die Laufrichtung des hier nicht gezeigten Bandes verläuft rechtwinklig zur Zeichenebene, d.h. in diese hinein oder aus ihr heraus. Im Zentrum ist ein mit konstanter Geschwindigkeit drehantreibbares Polygonspiegelrad 18 mit acht ebenen Spiegelfacetten gelagert.

[0012] Eine Laserdiode 5 erzeugt einen Strahl 6, z.B. einen Lichtstrahl im sichtbaren Bereich, der von einer Zylinderlinse 7 zu einem Fächerstrahl 8 aufgeweitet wird, wobei dessen Ebene die Zeichenebene rechtwinklig schneidet, also die Laufrichtung des Bandes enthält. Dieser Fächerstrahl 8 wird von einem Strahlungsteiler 9 (50%-Spiegel) in zwei Teilstrahlen 10 und 11 aufgespalten.

[0013] Der Teilstrahl 11 wird von einem Strahlungsteiler 13 nochmals aufgespalten, wobei ein Teil als Reststrahl 14 für die Funktion entbehrlich ist und von einem Absorber 35 verschluckt wird, und der andere Teil als erster Peilstrahl 15 über einen Spiegel 16 auf das Spiegelrad 18 fällt. Die Stelle, wo er auf das Spiegelrad auftrifft und zurückgeworfen wird, ist als Rückwurfstelle R₁ bezeichnet, welche bei drehendem Spiegel geringfügig längs des ankommenden Peilstrahls hin und her tanzt.

[0014] Beim eingezeichneten Drehsinn des Spiegelrades 18 beginnt der reflektierte Strahl beim Übergang der Rückwurfstelle R₁ von einer Spiegelfacette auf die nachfolgende eine neue Abtastschwenkung von rechts nach links. Dabei trifft er, kurz bevor er durch das Fenster 36 nach außen fällt, einen Abtastanfangdetektor 17.

[0015] Sobald der Peilstrahl 15 nach Erreichen des Fensters auf den Retroreflektor 4 fällt, wird er von diesem als erster Retroreflexstrahl 24 in gleicher Richtung zurückgeworfen und fällt angesichts der hohen Lichtgeschwindigkeit und der demgegenüber vernachlässigbaren Abtastgeschwindigkeit des Spiegelrades 18 über die Rückwurfstelle R₁ und den Spiegel 16 auf die Unterseite des Strahlungsteilers 13, durch den ein Teil 25 durchgeht und keine Bedeutung hat und ein anderer Teil als Reflexteil 26 über einen Filter 27, der nur die Wellenlänge der verwendeten Laserstrahlung durchläßt, einen ersten Empfänger 28 beaufschlagt.

[0016] Der Teilstrahl 10 wird von einem Spiegel 12 nach unten reflektiert und tritt in ähnlicher Weise durch einen zweiten Strahlungsteiler 19 als zweiter Peilstrahl 21 durch, wobei der hier entstehende Reststrahl 20 von einem Absorber 34 verschluckt wird. Der zweite Peilstrahl beaufschlagt über einen Spiegel 22 den Drehspiegel 18 an einer zweiten Rückwurfstelle R₂, die in einem Abstand von der ersten Rückwurfstelle R₁ liegt, und bestreicht das Beobachtungsfeld, wobei der bei Beaufschlagung des Retroreflektors 4 entstehende zweite Retroreflexstrahl 29 praktisch verzögerungsfrei über die Rückwurfstelle R₂, den Spiegel 22 und den Strahlungsteiler 19 als Reflexteil 31 durch einen Filter 32 einen zweiten Empfänger 33 beaufschlagt. Der Durchgangsteil 30 hat keine Bedeutung.

[0017] In einer zweiten Ausführungsform der Abtastvorrichtung gemäß Fig. 3 sind zwei gleichartige oder verschiedene Strahlungsquellen 5, 37 zur Erzeugung der beiden Peilstrahlen 15, 21 vorgesehen, wobei der zweite Peilstrahl 21 von einer eigenen Zylinderlinse 39 zu einem Fächerstrahl 40 aufgeweitet wird. Im übrigen unterscheidet sich diese Ausbildung nur noch durch die räumliche Anordnung der Bauteile, während die Funktion und die Wirkungsweise die gleiche ist und gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 2 haben. Bei dieser zweiten Ausbildungsform können höhere Strahlungsintensitäten verwirklicht werden und es werden verschiedene Spiegel und Strahlungsteiler eingespart. Außerdem besteht die Möglichkeit, durch die Wahl verschiedener Wellenlängen der beiden Laserquellen die von den beiden Peilstrahlen erzeugten Impulse eindeutig zu trennen.

[0018] Die in Fig. 4 gezeigte dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der gemäß Fig. 2 dadurch, daß sie nur einen Empfänger 28 mit vorgeschaltetem Filter 27 aufweist. An sich ist es möglich, die Geometrie der Anordnung, insbesondere die Winkel, unter denen der Drehspiegel von den Peilstrahlen 15, 21 getroffen wird, so zu gestalten, daß die Retroreflexstrahlen 24 und 29 zeitlich aufeinanderfolgend und dadurch trennbar den Bandrand abtasten. Wenn dies jedoch schwierig ist, so können im Strahlengang Lichtmodulatoren 41, 42 vorgesehen werden, welche steuerbare LCD-Elemente darstellen, die bei Anlegen einer Steuerspannung lichtdurchlässig werden. Diese werden abwechselnd angesteuert, sodaß eindeutig festgelegt ist, ob die Signale des Empfängers 28 vom ersten oder vom zweiten Peilstrahl stammen.

[0019] Die in Fig. 5 gezeigte vierte Ausbildungsform unterscheidet sich von der gemäß Fig. 4 dadurch, daß auch noch die Lichtmodulatoren fehlen und dafür der Drehspiegel 18' mit ebenen Spiegelfacetten besetzt ist, zwischen welchen nichtreflektierende Abstände verbleiben. Die fett gezeichneten Facetten sollen diejenigen sein, die verspiegelt sind, während die anderen nicht reflektieren. Auch auf diese Weise entstehen zeitliche Lücken zwischen den Abtastbestreichungen des Beobachtungsfeldes durch einen Peilstrahl und die Abtastungen der beiden Peilstrahlen erfolgen zeitlich versetzt intermittierend.

[0020] Eine weitere, zeichnerisch nicht dargestellte Möglichkeit ist es, bei einer zwei Laserstrahlungsquellen aufweisenden Vorrichtung diese wechselweise auszutasten, sodaß auf diese Weise die Signalimpulse eindeutig getrennt und zugeordnet werden können.

[0021] Die nachfolgend anhand von Fig. 7 bis 11 im einzelnen beschriebenen, von den Empfängern erzeugten Signalimpulsfolgen sind idealisiert mit senkrechter Vorder- und Rückflanke sowie mit konstantem Pegel dargestellt. Sind solche Verhältnisse nicht in ausreichendem Maße gegeben, so können bekannte Techniken zur Aufbereitung der Signale verwendet werden, bis hin zur Speicherung von aus Testläufen ohne Band gewonnenen Vergleichsimpulsfolgen, mit denen dann die im Betrieb auftretenden Impulsfolgen verglichen werden, wobei sich die Zeitpunkte des Auftretens der Flanken aus dem Vergleich ergeben.

[0022] Wenn die letztere Technik angewendet wird, muß für den Vergleich der Impulsfolgen über eine vollständige Drehspiegelumdrehung die jeweils aktive Spiegelfacette, d.h. die Winkellage des Drehspiegels identifizierbar sein. Hierzu kann die Ausbildung gemäß Fig. 6 dienen, bei der ein mit drei Spiegelfacetten besetztes Spiegelrad 18 zwei gleichgroße größere nichtreflektierende Abstände und einen kleineren nichtreflektierenden Abstand aufweist. Die für diesen Abstand charakteristische kurze Unterbrechung der Peilstrahlen tritt nur einmal pro Umdrehung auf und kennzeichnet die Drehlage des Drehspiegels, sodaß sie als Synchronisiersignal für den Impulsfolgenvergleich dienen kann.

[0023] Fig. 7 bis 11 sollen nun illustrieren, wie sich verschiedene Lagen des Bandrandes auf die erhaltenen Impulssignale auswirken, sodaß aus diesen über geeignete Rechenoperationen oder look-up-Tabellen die räumliche Lage des Bandrandes verfolgt werden kann. Dabei ist in der Abtastvorrichtung 3 zur Vereinfachung die Strahlungsquelle(n) weggelassen und sind nur noch die Verläufe der Peil- bzw. Retroreflexstrahlen gezeigt.

[0024] In Fig. 7 ist ein strahlungsundurchlässiges Band 1 in zwei Positionen Pos.a und Pos.b gezeigt.

[0025] Der erste Peilstrahl 15 bewirkt beim jedesmaligen Überqueren des Abtastanfangdetektors 17 (bezeichnet sind die Zeitpunkte t_o und t₁) die Erzeugung von Signalen S₁₇, die als Bezugsimpulse für die Zeitintervallmessungen des Abtastvorgangs dienen. Die Periode zwischen den Abtastvorgängen hat also die Zeitdauer t_o → t₁, jedoch sind die übrigen Signalverläufe nur für einen Vorgang eingezeichnet, um die Figur nicht zu überladen.

[0026] Wenn der erste Peilstrahl in die eng punktiert gezeichnete Lage 43 kommt, tritt er aus dem Gehäusefenster aus und fällt auf den Retroreflektor. Dies geschieht im Zeitpunkt t₃ und sein Retroreflexstrahl beaufschlagt den ersten Empfänger 28 und dieser erzeugt das Signal S₂₈. Im Zeitpunkt t₄ erreicht der erste Peilstrahl die als Strich-Zweipunkt-Linie gezeichnete Lage 47, in der er den Rand des Bandes 1 erreicht, und zwar sowohl in dessen Position a als auch in der Position b. Dadurch erreicht der erste Peilstrahl den Retroreflektor nicht mehr und das Signal S₂₈ verschwindet im Zeitpunkt t₄.

[0027] Wenn das Band 1 nicht vorhanden wäre, so würde der erste Peilstrahl bis zum Erreichen des linken Fensterrandes in der eng punktierten Lage 44 im Zeitpunkt t₈ retroreflektiert und das Signal S₂₈ würde bis zu diesem Zeitpunkt andauern, was in den Diagrammen gestrichelt angedeutet ist.

[0028] Der zweite Peilstrahl 21 fällt erstmals in der weit punktierten Lage 45 zum Zeitpunkt t₅ aus dem Gehäusefenster und erreicht den Rand des Bandes 1 in dessen Position a zum Zeitpunkt t₆. Sein Retroreflexstrahl 29 erzeugt somit das Signal S₃₃ Pos.a. Wäre das Band nicht vorhanden, so würde das Signal bis zum Zeitpunkt t₉ erzeugt, in welchem der zweite Peilstrahl in der weit punktiert gezeichneten Lage 46 den linken Fensterrand erreicht.

[0029] Wenn sich das Band 1 in der Position b befindet, so schattet es den Retroreflektor 4 erst vom zweiten Peilstrahl in dessen strichpunktiert gezeichneter Lage 49 ab, die im Zeitpunkt t₇ erreicht wird. In diesem Fall dauert das Signal S₃₃ also bis zu diesem Zeitpunkt an.

[0030] Es ist zu sehen, daß bei einer Abtastung nur durch den ersten Peilstrahl die Positionen a und b des Bandrandes nicht zu unterscheiden wären, daß jedoch unter Hinzunahme des zweiten Peilstrahls nicht nur die Unterscheidung gelingt, sondern auch die Bestimmung der räumlichen Lage des Bandrandes, und zwar aus den Kreuzungspunkten der Strahllagen 47 und 48 für die Position a und der Strahllagen 47 und 49 für die Position b. Es ist weiter zu sehen, daß das Beobachtungsfeld der Vorrichtung zwischen den Strahllagen 43 und 46 liegt, da nur dieser Bereich von beiden Peilstrahlen überstrichen wird.

[0031] In Fig. 8 ist gezeigt, wie sich Zwei verschiedene Bandrandlagen auf die Impulsfolgen auswirken, wenn das Band 1 mit seinem Rand bei gleichbleibender Höhe (Abstand vom Retroreflektor 4) mehr (Pos.b) oder weniger (Pos.a) in das Beobachtungsfeld der Abtastvorrichtung ragt. Die Vorderflanken der Signale S₂₈ bzw. S₃₃ treten dabei wieder zu den gleichen Zeitpunkten t₃ bzw. t₅ auf. In der Position a des Bandrandes wird dieser vom ersten Peilstrahl in dessen Lage 47 im Zeitpunkt t₄ und vom zweiten Peilstrahl in dessen Lage 48 im Zeitpunkt t₆ erreicht, wobei der Kreuzungspunkt dieser Lagen die Raumlage des Bandrandes definiert, und die Raumlage des Bandrandes in dessen Position b ist definiert durch die Winkellagen 50 bzw. 51 des ersten bzw. zweiten Peilstrahls, die ihrerseits aus den Zeitpunkten t₁₀ und t₁₁ eindeutig folgen.

[0032] Die gleichen Überlegungen können bezüglich Fig. 9 angestellt werden, wo die beiden Randpositionen a und b sich sowohl in verschiedener Höhe als auch in verschiedener seitlicher Eintauchtiefe in das Beobachtungsfeld befinden. Die Raumlage des Randes in der Position b ist definiert durch die Strahlenlagen 52 und 53, die sich ihrerseits eindeutig ergeben aus den Zeitpunkten t₁₂ und t₁₃.

[0033] Fig. 10 Zeigt noch die Signalverläufe, die sich ergeben, wenn die Bandränder sich in den in Fig. 7 gezeigten Positionen befinden und das Bandmaterial nicht völlig undurchsichtig ist. Der Übergang der Peilstrahlen auf die Bandoberfläche führt dann nicht zu einem völligen Wegfall des Retroreflexstrahls und Absinken des Signalpegels auf Null, sondern nur zu einer Abdunkelung des Retroreflexstrahls und einem Absinken des Signals auf einen entsprechenden Abdunkelungswert. In einem solchen Falle empfiehlt sich die Einstellung der Ansprechschwelle der an die Empfänger 28, 33 angeschlossenen Auswerteschaltung auf einen mittigen Wert zwischen dem vollen Signalhub und dem Abdunklungspegel, was mittels bekannter Techniken automatisch geschehen kann.

[0034] Wenn der Unterschied zwischen vollem Signalpegel und Abdunklungspegel nur noch gering ist, also bei recht durchscheinendem Bandmaterial, so können die z.B. temperaturbedingten Schwankungen der Leistung der Strahlungsquelle 5, 37 oder durch Verschmutzung verursachte Änderungen der empfangenen Strahlungsleistung die Erkennungssicherheit beeinträchtigen und müssen kompensiert werden. Eine Möglichkeit ist es, anstelle der Absorber 34, 35 (Fig. 2) Kontrollempfänger anzuordnen und deren Signal zur Anpassung des Ansprechschwellenwertes heranzuziehen.

[0035] Fig. 11 zeigt die Signalverläufe bei der Ausbildung der Abtastvorrichtung gemäß Fig. 5, also mit beabstandeten Spiegelfacetten des Spiegelrades 18', welche wegen der zeitlichen Trennung der ersten und der zweiten Retroreflexstrahlen mit nur einem Empfänger 28 auskommt. Es ist zu sehen, wie der eine Empfänger 28 die das erste Positionsdatum liefernden Signale des ersten Retroreflexstrahls t₃ → t₄ (Strahllagen 43 → 47) und die das zweite Positionsdatum der Bandrandposition a liefernden Signale des zweiten Retroreflexstrahls t₅ → t₆ (entsprechend den in der gezeigten Drehspiegelstellung ausgeblendeten, in Fig. 7 jedoch ersichtlichen Strahllagen 45 → 48) bzw. die das zweite Positionsdatum der Bandrandposition b liefernden Signale t₅ → t₇ (Strahllagen 45 → 49 in Fig. 7) zeitlich aufeinanderfolgend erzeugt, sodaß die eindeutige Zuordnung bei der Weiterverarbeitung möglich ist.

[0036] In allen Fällen gilt, daS die Zeitspannen zwischen dem als Referenzimpuls dienenden Abtastanfangsimpuls t_o und den Vorderflanken der Retroreflexstrahlen in den Zeitpunkten t₃ und t₅ eine Gerätekonstante sind und die Positionsdaten gewonnen werden aus den Zeitspannen t_o → t₄ sowie t_o → t₆ (Pos.a) bzw. t_o → t₇ (Pos.b).

[0037] Es ist noch hinzuweisen auf die Möglichkeit, als Referenzsignal für den Beginn der Abtastung die Vorderflanke z.B. des ersten Retrorefleximpulses im Zeitpunkt t₃ zu nehmen, sodaß ein Abtastanfangdetektor 17 entbehrlich wird. Eine andere Möglichkeit ist dann gegeben, wenn die Geometrie der Abtastvorrichtung so beschaffen ist, daß die Abtastschwenkung des ersten Peilstrahls 15 so weit rechts beginnt, daß schon der Spiegel 16 getroffen wird, d.h. in einer Drehstellung des Drehspiegels 18 der an der Rückwurfstelle R₁ ankommende Peilstrahl 15 auf eine rechtwinklig zu ihm befindliche Spiegelfacette trifft, sodaß er in sich zurückgeworfen wird und einen Markierungsimpuls des ersten Empfängers 28 erzeugt. Auch dieser kann dann als Referenzimpuls für den Abtastanfang genommen werden und macht einen speziellen Detektor 17 entbehrlich.

[0038] Fig. 12 zeigt eine Ausbildung, bei der zusätzlich zur Anordnung gemäß Fig. 1 noch ein mit dem Drehrahmen 2 über einen Ausleger 54 starr verbundener, in Abtastrichtung kurzer Drehrahmen-Retroreflektor 55 vor dem Band 1 vorhanden ist, und zwar an einer Stelle, an der mit Sicherheit immer das Band 1 laufen wird und die zu keinem Zeitpunkt von einem Bandrand erreicht werden kann, die jedoch noch im Beobachtungsbereich der Abtastvorrichtung 3 liegt. Dann wird vom Drehrahmen-Retroreflektor 55 noch ein Retrorefleximpuls erhalten, der die Drehstellung des Drehrahmens 2 definiert. Der Drehrahmen ist das Stellglied des Regelkreises der Bandlaufregelung und ein solcher Drehstellungsimpuls kann zur Ausrichtung des Drehrahmens in seiner Zentrierstellung benutzt werden, in der seine Walzen parallel zu den übrigen Walzen der Station und den Wickeln A und B orientiert sind.

[0039] Es versteht sich, daß bei entsprechender Auslegung der Abtastvorrichtung diese nicht nur einen Rand des laufenden Bandes, sondern beide Ränder desselben verfolgen kann und so eine laufende Überwachung von Bandbreite und Verwerfungen desselben möglich wird. Der in Abtast-Schwenkrichtung der Peilstrahlen vordere Bandrand ist dabei, wie beschrieben, gekennzeichnet durch die rückwärtigen Flanken der Impulse, während der andere Bandrand definiert wird durch die Vorderflanken von Zweit-Retrorefleximpulsen, die erzeugt werden, wenn der Peilstrahl gegen Ende seiner Abtastschwenkung wieder vom Band auf den dahinter liegenden Retroreflektor trifft.

[0040] Abschließend sei noch auf eine Möglichkeit hingewiesen, eine konstante Abtastgeschwindigkeit des Peilstrahls über den Retroreflektor 4 bzw. das Band 1 im Bereich des Beobachtungsfeldes zu erzielen. Bei Verwendung eines Drehspiegels mit ebenen Spiegelfacetten ergibt sich eine konstante Winkelgeschwindigkeit des abtastenden Peilstrahls und damit eine Wanderungsgeschwindigkeit der Beaufschlagungsstelle, die in der Mitte des Beobachtungsfeldes am geringsten ist, weil hier der Abstand am kleinsten und der Auftreffwinkel ein rechter ist. Zu beiden Seiten, d.h. am Anfang und am Ende des Abtastvorgangs ist die Wanderungsgeschwindigkeit wegen der größeren Entfernung und des dort spitzeren Auftreffwinkels am größten. Wenn dies nicht erwünscht ist, besteht die Möglichkeit, die Spiegelfacetten derart zu profilieren, daß sie diesen Effekt kompensieren und eine konstante Fortschrittsgeschwindigkeit der Abtaststelle bewirken.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Lage des Randes eines Bandes (1), welches zwischen einem Retroreflektor (4) und einer Abtastvorrichtung (3) läuft,
wobei die Abtastvorrichtung einen Drehspiegel (18) aufweist, welcher den Strahl (15) einer Strahlungsquelle (5) quer zur Laufrichtung des Bandes ablenkt und das Beobachtungsfeld bestreicht, wobei der von der Beaufschlagungsstelle (R₁) des Peilstrahls (15) auf dem Retroreflektor zurückgeworfene Retroreflexstrahl (24) von einem Empfänger (28) erfaßt wird, an den eine Auswerteschaltung zur Bestimmung eines Positionsdatums des Bandrandes angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Peilstrahl (21) auf den Drehspiegel (18) an einer zweiten Rückwurfstelle (R₂) auftrifft, die von der Rückwurfstelle (R₁) des ersten Peilstrahls (15) beabstandet ist,
wobei der von der Beaufschlagungsstelle des zweiten Peilstrahls (21) auf dem Retroreflektor (4) zurückgeworfene zweite Retroreflexstrahl (29) von einem zweiten Empfänger (33) oder vom gleichen Empfänger (28, Fig. 4, 5, 6) zeitlich getrennt vom Empfang des ersten Retroreflexstrahls erfaßt wird, und die Signale des zweiten Retroreflexstrahls (29) in der Auswerteschaltung zur Bestimmung eines zweiten Positionsdatums des Bandrandes und zusammen mit dem ersten Positionsdatum zur Bestimmung der räumlichen Lage desselben dienen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Peilstrahlen durch je einen Strahlungsteiler (13, 19) auf den Drehspiegel (18) geworfen werden und die retroreflektierten Strahlen (24, 29) vom jeweiligen Strahlungsteiler (13, 19) zum jeweiligen Empfänger (28, 33) reflektiert werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehspiegel (18) ein Polygonspiegel mit ebenen Spiegelfacetten ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Peilstrahlen (15, 21) von einer Laserstrahlungsquelle (5, 37), vorzugweise einer Laserdiode erzeugt werden und auf ihrem Weg zum Drehspiegel (18) durch eine Zylinderlinse (7, 39) zu einem Strahlungsfächer (8, 40) aufgeweitet werden, in dessen Ebene der Laufrichtungsvektor des Bandes liegt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Strahlungquellen (5, 37), deren jede einen der Peilstrahlen (15, 21) erzeugt (Fig. 3).

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Strahlungsquelle (5), deren Strahl (6) nach Aufweitung durch eine Zylinderlinse (7) als Fächerstrahl (8) von einem Strahlungsteiler (9) in zwei Teilstrahlen (10, 11) aufgeteilt wird, welche nach Durchgang durch ihnen zugeordnete Strahlungsteiler (13, 19) als Peilstrahlen (15, 21) über den Drehspiegel (18) das Beobachtungsfeld bestreichen (Fig. 2).

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein die Vorrichtungselemente aufnehmendes Gehäuse mit einem zum Überwachungsfeld gerichteten Fenster (36), wobei nahe des einen Fensterrandes ein Abtastanfangdetektor (17) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Durchgang des Peilstrahls durch den zugehörigen Strahlungsteiler (13, 19) entstehende Teilstrahl (14, 20) auf einen Absorber (34, 35) fällt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Durchgang des Peilstrahls durch den zugehörigen Strahlungsteiler (13, 19) entstehende Teilstrahl (14, 20) auf einen Kontrollempfänger fällt, dessen Signal zur Anpassung der Empfänger-Ansprechschwellen an Schwankungen der Strahlungsleistung und der Empfängerempfindlichkeit dient.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Polygonspiegel (18') ebene Spiegelfacetten aufweist, zwischen denen nichtreflektierende Abschnitte liegen.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch zwei wechselweise ansteuerbare Lichtmodulatoren (41, 42; Fig. 4) im Weg der beiden Peilstrahlen.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen drehrahmenfesten Retroreflektor (55) vor dem laufenden Band 1 (Fig. 12).

Zeichnung