專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)壓印機中對齊控制裝置的光電檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)壓印機中連串行進帶子上多個連續(xù)壓印對齊控制裝置的光電檢測器。
這樣的裝置能依據(jù)對齊的誤差自動地校正帶子和/或每個印色工位上印刷滾筒的位置，對齊誤差是根據(jù)在一預(yù)定的區(qū)域中檢測壓印上的定位標記的相對位置來進行計算的。
一種控制裝置是由其性能和制造成本之間的關(guān)系來評價的。這種裝置是建立在兩個光電檢測器上的，每一個光電檢測器都是由一排光電二極管形成。這樣的裝置在瑞士專利申請CH03318/91-5作過說明，其說明書中一部分被本說明書中引用。這兩個互相平行的檢測器相對于帶子行進方向來說呈橫向安置在定位標記通過的區(qū)域之上，例如邊緣區(qū)域。這種裝置的第一個優(yōu)點是，它能在微小定位標記情況下工作，例如標記尺寸為1平方毫米，這是由于一排光電檢測器由面積減小到0.7平方毫米的二十個光電二極管構(gòu)成。
該裝置的第二個優(yōu)點是，即使在裝置只包含二排光電二極管簡單情況下，無論壓印的標記是并排地壓印，還是前后的印制，所述裝置都能很好地工作。在第一種并排排列情況下，排行分成兩個橫向半行，第一排測量標記通過的位置以便確定橫向誤差，第二排測量標記通過的時間距離以便確定縱向誤差。在第二種前后排列情況下，有一排測量一個標記通過的位置，然后重新開始，測量后續(xù)標記的位置以便確定橫向誤差，兩排則測量標記正常情況下同時通過的時間距離，兩排檢測器之間的距離相當于兩標記之間的縱向間隔。
盡管上述裝置的運轉(zhuǎn)是令人滿意的，但是于此同時成排安置的光電二極管需要一種相近似的電子技術(shù)，這種技術(shù)應(yīng)該使得整個判讀頭置于一固實而又密封的盒中，以便符合必須遵守的工業(yè)環(huán)境標準。這些盒子的體積也就比較大，因此當一組壓印工位安排比較靠近時，或需要判讀正反面時，則上述盒子就很難安置在工位上。
在美國專利文件US 5 215 011和瑞士專利文獻CH 880 117中公開了一種對齊控制裝置。在該裝置中，每一個標記判讀裝置是由一對直徑為0.2毫米的光纖束構(gòu)成的；一個光纖束為照明光纖束，另一個光纖束為反射光接受光纖束，該接受的反射光傳到位于機器后面的光電二極管。但是入射一束光纖或從一束光纖射出的光錐角度是60°，所以光點和判讀區(qū)域就相當于一個直徑為4毫米的圓圈。這對于標準標記來說，例如呈矩形1毫米×5毫米的標記，上述裝置是足有余地能夠處理，可是對于尺寸減小到1毫米×1毫米的小標記來說，該判讀裝置就不適合了。實際上，在這種情況下，最大的光強度估計減弱到原來的四分之一，若小標記顏色較淡，則光強減弱得更多。
本發(fā)明的目的是提供一種用于對齊控制裝置上的光電檢測器，該檢測器有一排判讀標記的裝置，它們面對著帶子，并于帶子的行進方向成橫向地安置。這種檢測器首先要足夠的小，以便能安裝在機器中任何地方，同時要足夠的精確，以便能可靠地定出只有毫米級小尺寸標記的位置。當然，這種檢測器還應(yīng)該足夠強固，以例能經(jīng)受得住熱應(yīng)力和機器的振動，并且，該檢測器的制造應(yīng)當方便，以便降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的目的能夠達到是由于，每個判讀裝置僅有一個判讀光纖，該光纖通過具有光學(xué)質(zhì)量的膠體與其專有的圖像聚焦裝置相連配，每條光纖將接受到的光線傳導(dǎo)到其相應(yīng)的，位于機器后面的光電二極管。
根據(jù)本發(fā)明第一個最佳實施例，每個圖像聚焦裝置為一球面凸鏡，該凸鏡固靠在相應(yīng)室中的托座上，所述相應(yīng)室是面對帶子安置的機盒上一排室中的一個，該室的底部與相應(yīng)的唯一光纖的端部對齊，而其位于球面凸鏡和光纖之間的空間為一具有光學(xué)質(zhì)量的膠體塊所充滿。
所謂光學(xué)持量膠體是指這種膠體一旦凝固后就變成透明的，在其整個膠體中具有完全均勻的折射率。這樣，膠體塊和球面凸鏡就組成一個能極其精確地確定視場的剛性整體，上述膠體和凸鏡均可從現(xiàn)行市場上獲得。
如果說在光纖技術(shù)的領(lǐng)域中應(yīng)用凸鏡已是眾所周知的事實，可是這種應(yīng)用一般還只限于連接上，也就是說，限制在光通路的銜接上。另外，在這種銜接中，光纖的端部一般是通過彈性機構(gòu)而壓在球形凸鏡上，這種機械式頂壓幾乎不能承受周圍環(huán)境帶來的應(yīng)力，尤其是振動帶來的應(yīng)力。
因而，上述膠體塊的折射率最好基本等于球形凸鏡的折射率。這樣，光線也就不會在球形凸鏡和膠體塊之間產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，這就大大地簡化了焦距的計算，以便能利用球形凸鏡的整個前表面來最大限度傳遞反射光。
另一種方案是，位于球形凸鏡和排室前防護玻璃之間的所述的空間也同樣充滿了具有光學(xué)質(zhì)量的膠體塊，只是球形凸鏡的折射率在這種情況下大于膠體塊的。盡管這種方案會稍微增加光通路計算的復(fù)雜程度，但這種實施方案很方便，尤其當應(yīng)用一種呈液體狀態(tài)的膠體時，該膠體有足夠流動性通過毛細作用繞過球形凸鏡而到達其前面的空間。
根據(jù)本發(fā)明的第二種實施例，每一個圖像聚焦裝置是一個基本上呈半球形的凸鏡，所述凸鏡成排地安裝在或鑲嵌在前玻璃的外表面上，該前玻璃封閉相應(yīng)的一排室，而室則設(shè)在面對帶子安置的機盒中間，相應(yīng)的室充滿了光學(xué)膠體塊，室的底部與相應(yīng)的唯一判讀光纖的端部對齊。
球形或半球形凸鏡與帶子之間的距離，以及球形凸鏡與其唯一判讀光纖之間的距離應(yīng)定得使判讀區(qū)域是一個半徑為0.8～1.5毫米的圓圈，這個判讀區(qū)的清晰度在周邊上逐漸變得模糊。室的內(nèi)寬等于球形凸鏡的直徑，而當室組合在一起，用粘結(jié)法在機盒防護玻璃后形成一排時，則其外寬使得各判讀區(qū)在一預(yù)定寬度上互相重迭。因此，即使一個標記從兩個區(qū)中通過，它也能可靠地被檢測到。
比較可取的是，只用一根或二根照明光纖與每個判讀裝置連接，而且最好照明光纖要安裝在圖像聚焦裝置的附近。
通過下述實施例和附圖的介紹，本發(fā)明將得到進一步說明。


圖1是本發(fā)明第一實施例分體部分透視圖；圖2是圖1中所示第一實施例另一方案的剖視圖；圖3是本發(fā)明第二實施例的剖視圖。
圖1所示為一光電判讀頭上，該判讀頭安置在連串行進的帶子10的對面，以便判讀出帶子上定位標記的位置，這些定位標記并排地或前后地由前幾道印色工位依次壓印在帶子上的。
判讀頭1的構(gòu)形為一矩形機盒20，其前面開有一窗口22，配有防護玻璃24。防護玻璃24后面安置了一橫排判讀標記裝置，每個判讀標記都有一對光纖，分別是照明上光纖30和判讀光纖40，后者又稱為接受光纖。機盒1的尺寸為，高3～5毫米，寬為20毫米或40毫米，寬0毫米是用在一排有16個判讀裝置時，40毫米則用在一排有32個判讀裝置時。
照明光纖30的光是由位于機器后部的光源入射進來，然后通過該光纖2由判讀頭上處照射出去，照射出光錐的角度為60°，以便形成一個直徑為2至3毫米的光點32，這些上一排的照明光纖30所形成的光點互相交迭，實際上在帶子上形成了一條橫向光條。
從圖1右邊部分的縱向剖視圖中可以看到本發(fā)明更具體的地方。判讀光纖40的端部與室26底壁的中部對齊，該底壁為一朝向光纖40的圓錐形。每個室26在其上面和下面處都有一個凹壁，這些凹壁隨形成一個精確定位托座45，用來支承球形凸鏡44。該凸鏡44由一膠體塊48保持在其位置上，膠體塊48充滿了位于球形凸鏡44和光纖40之間的整個室26的內(nèi)空間。由圖1可以清楚看出，這些室26是并排地連接在一起，形成一排剛固的光電判讀組件，每個判讀裝置之間的間距都是極其精確一致的。
膠體塊48具有光學(xué)質(zhì)量，也就是說，一旦膠體硬化，它就變成絕對透明的，在其整個體積內(nèi)具有均勻的，各向同性的折射率。這樣的膠體可以從市場上獲取。例如，瑞士阿巴鐵克公司(La Sociétésuisse Abatec)生產(chǎn)的，標號為1103、商品名為″Epotek″的膠體。膠體塊48的第一個作用是將其自身粘貼在室26的后壁上，從而，一方面將球形凸鏡44牢固地固定在其托座45中，另一方面將判讀光纖40的端部固定在室26的底部，這就能按預(yù)定的位置要求極其精確地保持該光纖端部與球形凸鏡44之間的距離。膠體塊48的第二個作用是，與球形凸鏡一起構(gòu)成一個接受反射光的物件，反射光來自于具有精確預(yù)定尺寸的判讀區(qū)42。
膠體塊48的折射率最好要等于球形凸鏡44的折射率，折射率值為1.5，這樣，光線就不會在球/塊界面產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。判讀光纖40與球形凸鏡44的間距，以及判讀頭1與帶子10的間距是依據(jù)球形凸鏡44在其排列中橫向間距來確定的，以便判讀區(qū)域是由一橫排直徑為0.8毫米到1.5毫米的圓圈所組成，這些圓圈橫向交迭的距離為e，e值在0.1到0.3毫米之間，此時出現(xiàn)誤差最小。另外，上述距離的確定應(yīng)能使判讀區(qū)42的清晰度在其圓周上逐漸變得模糊，判讀區(qū)的交迭區(qū)，其一半由一光纖判讀，而另一半由另一鄰近光纖判讀。
為制備這種檢測器，需要將光纖粘進一具有多孔的構(gòu)件中，構(gòu)件中孔之間有一正確的間距，然后，再在這構(gòu)件上加第二構(gòu)件，第二構(gòu)件用來導(dǎo)裝球形凸鏡，最后通過第二構(gòu)件中所設(shè)的導(dǎo)槽注入光學(xué)膠體，從而將所有的粘接在一起。
圖2所示為另一種方案，在這個方案中整個室26都為膠體所充滿，從而將球形凸鏡44’埋在后膠體48與前膠體48’之間，后膠體48正如前述與室底部和判讀光纖40接觸，而前膠體48’則與防護玻璃24接觸。在這種情況下，球形凸鏡44’的折射率大于膠體塊折射率，例如其值為1.8。這個方案比前述的在結(jié)構(gòu)上更強固，因為防護玻璃也同樣地與凸鏡牢固地連接在一起。
這一方案實施起來較方便，當注入非常流動的膠體時，只要讓膠體在毛細作用下漫過球形凸鏡直至玻璃就行。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，一排凸鏡4b是安置在防護玻璃25的外表面上，凸鏡為半圓形。所謂半圓形是指，凸鏡上只有一個面是球面的一部分，而另一個面則是極平的平面。這些凸鏡可以與玻璃一塊鑄出，或者由一塊厚玻璃切割加工出來，或者更簡單，將凸鏡單獨地粘貼在玻璃的外表面上。室27的長度也因之減小到一個間距值，該間距就是與底部接觸的光纖40端部與凸鏡46之間的距離，該室正如前述那樣充填了定位膠體塊49。
從上述說明中可以清楚看到，判讀裝置是由無源元件組成，即由通過膠體塊與球形或半球形凸鏡相連接的光纖組成，它們可以非常牢固地成排地安裝在機盒20之中，而機盒也是很強固的，而且尺寸很小，也就是說它可以安裝在旋轉(zhuǎn)壓印機中無論什么地方。
另外，多個室可以與機盒鑄成一整體，這對于球形凸鏡的托座來說特別有意義，因為能保證尺寸精度很高。盡管尺寸精度要保證，這種光電檢測器在制造上也是容易的。
可以對本發(fā)明進行多項改進，但都不超出本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于旋轉(zhuǎn)壓印機中帶子(10)對齊控制裝置上的光電檢測器，該檢測器有一排標記判讀裝置，這判讀裝置安置在帶子(10)的對面，與帶子(10)的行進方向呈橫向排列，上述光電檢測器的特征是，每個判讀裝置都有一個獨一的判讀光纖(40)，該判讀光纖(40)通過具有光學(xué)質(zhì)量的膠體(48)與其專有的圖像聚焦裝置(44)相連接，每條判讀光纖將接受到的光線傳導(dǎo)到位于機器后面的相應(yīng)的光電二極管上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電檢測器，其特征是每個圖像聚焦裝置是一個球形凸鏡(44)，該球形凸鏡(44)固靠在其相應(yīng)室(26)中的托座(45)上，所述相應(yīng)室(26)是面對帶子(10)安置的機盒(20)中一排室中之一，室(26)的底部與相應(yīng)的判讀光纖(40)端部對齊，位于球形凸鏡(44)和判讀光纖(40)之間的室空間充滿了具有光學(xué)質(zhì)量的膠體塊(48)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電檢測器，其特征是膠體塊(48)的折射率基本上等于球形凸鏡(44)的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電檢測器，其特征是位于球形凸鏡(44’)和排室前防護玻璃(24)之間的室(26) 空間同樣也充滿了具有光學(xué)質(zhì)量的膠體塊(48’)，球形凸鏡(44’)的折射率大于膠體塊的折射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電檢測器，其特征是每個圖像聚焦裝置是一個基本呈半圓形的凸鏡(46)，多個凸鏡(46)組合成一排凸鏡，該排凸鏡安裝在或連接在封閉相應(yīng)排室的前玻璃的外表面上，所述排室則安置在兩對帶子(10)設(shè)置的機盒(20)中，相應(yīng)室中充滿了具有光學(xué)質(zhì)量的膠體塊(49)，相應(yīng)室的底部與相應(yīng)的獨一判讀光纖(40)的端部對齊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中之一所述的光電檢測器，其特征是球形凸鏡(44)或半球形凸鏡(46)與帶子之間的距離，以及球形凸鏡(44)與其判讀光纖(40)之間的距離是這樣確定的，即應(yīng)能使判讀區(qū)(42)的清晰度在其周邊上逐漸變得模糊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電檢測器，其特征是室(26，27)的內(nèi)寬等于球形凸鏡(44)或半球形凸鏡(46)的共同直徑，室(26，27)一旦連接成一排后，其外寬應(yīng)能使判讀區(qū)(42)在一預(yù)定的寬度(e)上交迭。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電檢測器，其特征是只有一條或二條照明光纖(30)與每個判讀裝置連接，并安置在相應(yīng)圖像聚焦裝置(44)附近。
全文摘要
光電檢測器有一排判讀裝置，該判讀裝置安置在帶子(10)的對面，與帶子行進方向成橫向排列。每個判讀裝置包含有一個或兩個與獨一判讀光纖(40)相連接的照明光纖(30)，判讀光纖將反射光傳導(dǎo)到位于機器后面的一排光電二極管上。更具體說，判讀光纖(40)的端部通過光學(xué)膠體與球形或半球形凸鏡相連配。
文檔編號B41F33/14GK1148162SQ96105119
公開日1997年4月23日 申請日期1996年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月8日
發(fā)明者帕迪克·蒙內(nèi) 申請人:鮑勃斯脫股份有限公司