DE19947572C2 - Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Materialbandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Materialbandes sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beim Kalt- und Warmwalzen von Metallblechen treten unge­ wünschte Unebenheiten des in Form eines Materialbandes erzeugten Metallbleches auf, die sich in der Laufrichtung bzw. Längsrichtung sowie quer dazu erstrecken. Diese Un­ ebenheiten führen zu unterschiedlich starken Durchbiegun­ gen des Materialbandes senkrecht zur Oberfläche, wodurch die Planheit gestört wird und für verschiedene Längsab­ schnitte des Materialbandes, die quer zur Längsrichtung angeordnet sind, unterschiedliche Bandlängungen auftre­ ten. Es besteht daher die Notwendigkeit, beim Walzen ei­ nes Metallbleches die Planheit des erzeugten Materialban­ des zu überwachen und bei Abweichungen von der Planheit die Bedingungen des Walzvorganges zu beeinflussen.

Der Wert der Bandlängung wird in Einheiten von I-Units gemessen, wobei eine I-Unit eine relative Längenänderung von 10^-5 bedeutet, also beispielsweise 10 µm pro Meter.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Messung der Planheit bekannt.

Ein erstes Verfahren besteht in der Abtastung der Ober­ fläche des Materialbandes mit Hilfe eines gepulsten La­ serstrahles, mit dem ein Raster von Entfernungspunkten von der Laserlichtquelle aufgenommen wird. Daraus wird auf die Durchbiegung des Materialbandes und somit auf die Planheit geschlossen.

Ein zweites Verfahren besteht darin, daß mit Hilfe einer optischen Abbildungsvorrichtung ein geometrisches Muster, wie beispielsweise ein Streifenmuster, auf die Oberfläche proji­ ziert wird, das mit Hilfe einer Kamera überwacht wird. Durch Oberflächendurchbiegungen wird das Muster verzerrt, wobei die Größe der Verzerrung ein Maß für die Planheit darstellt.

Die beiden zuvor beschriebenen Verfahren arbeiten berüh­ rungslos, weshalb sie bevorzugt bei Warmwalzverfahren an­ gewendet werden. Jedoch führen die Umweltbedingungen ins­ besondere beim Warmwalzen zu einer häufigen Wartung der optischen Komponenten. Außerdem ist in beiden Verfahren die Anordnung einer Meßvorrichtung erforderlich, die den üblicherweise verwendeten Vorrichtungen zur Messung von Banddickenprofilen hinzugefügt werden muß. Diese arbeiten in der Regel mit hochenergetischer, elektromagnetischer Strahlung.

Ein drittes Verfahren verwendet eine Mehrzahl nebeneinan­ der angeordneter und mit dem Materialband abrollender Druckmesser, die mit dem Materialband in Berührung ste­ hen. Unterschiedliche Durchbiegungen führen zu unter­ schiedlichen Drücken, so daß die gemessenen Drücke als Maß der Planheit ausgewertet werden können. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in dem mechanischen Kontakt der einzelnen Druckmesser mit dem Materialband, so daß das Verfahren insbesondere bei Warmwalzverfahren wegen der hohen Temperaturen nicht angewendet werden kann. Aber auch beim Kaltwalzen weist das Verfahren den Nachteil auf, daß der mechanische Kontakt zu einem Verschleiß führt.

Schließlich sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die mit Hilfe von hochenergetischer, elektromagnetischer Strahlung, wie bspw. Röntgen- oder Gammastrahlung, Banddickenquerprofile sowie die Bandkontur, also die Form und Lage des Materialbandes über der Breite, messen. Eine Bestimmung der Planheit des Materialbandes ist dagegen mit diesem Meßverfahren bisher nicht möglich gewesen.

Aus der DE 34 29 135 C2 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der oberhalb einer Materialbahn zwei Gammastrahlungsquellen angeordnet sind und unterhalb der Materialbahn zwei Detektorbalken, die jeweils eine Mehrzahl von Detektoren aufweisen. Die Detektoren des einen Balkens sind auf die eine Strahlungsquelle ausgerichtet, während die des anderen Balkens zur anderen Strahlungsquelle weisen. Die Mitte der Materialbahn wird von Detektoren beider Balken erfaßt, um das Längsprofil zu überwachen und einzuregeln. Mit einer derartigen Vorrichtung lässt sich neben dem Banddickenprofil lediglich die horizontale Lage der Materialbahn im Raum erfassen.

Durch die US 5,373,545 wird u. a. eine Vorrichtung zur Bestimmung von Spannungen im Bereich von Oberflächen von Stahlblechen offenbart. Dazu werden die Ober- und die Unterseite des Stahlblechs jeweils mit einer Röntgenquelle bestrahlt und der Winkel des durch Interferenz entstehenden Bragg-Reflexes mittels eines Detektors auf derselben Seite erfaßt. Zur Verbesserung der Genauigkeit wird gleichzeitig die Position des Stahlblechs relativ zu Röntgenquellen und Detektoren bestimmt, und die Werte für die Winkel werden entsprechend korrigiert.

Es wird hervorgehoben, daß außer bei Metallblechen auch bei anderen Materialien Unebenheiten in Materialbändern auftreten können, die ebenfalls mit Hilfe des nachfolgend beschriebenen Verfahrens gemessen werden können. Daher ist im folgenden stets allgemein von Materialband anstelle von Metallband die Rede.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Planheit eines Materialbandes anzugeben, bei denen die Bandlängung aus den Werten der Bandkontur berechnet werden.

Das zuvor aufgezeigte, technische Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, bei dem zunächst mit Hilfe von mindestens zwei Strahlungsquellen und einer Mehrzahl von Detektoren an einer Mehrzahl von Meßpunkten Meßwerte aufgenommen werden. Dabei sind die Meßpunkte so angeordnet, daß sie quer zur Längsrichtung im Material des Bandes beabstandet zueinander liegen.

Die Meßpunkte werden einzeln von mindestens zwei Detektoren erfaßt, die jeweils Strahlung unter verschiedenen Raumwinkeln detektieren. Also ist jeweils ein Detektor auf eine der mindestens zwei Strahlungsquellen ausgerich­ tet und der andere Detektor auf die andere Strahlungs­ quelle. Als Meßpunkte sind daher diejenigen Volumenberei­ che des Materialbandes zu verstehen, die von der von den Detektoren erfaßten Strahlung durchlaufen werden.

Weiterhin wird das Materialband relativ zu den Strah­ lungsquellen und den Detektoren in Längsrichtung bewegt. In vorgegebenen Abständen wird jeweils eine im wesentli­ chen alle Meßpunkte umfassende Meßwertreihe aufgenommen. Für jeden erfaßten Meßpunkt wird dann die Steigung des Materialbandes aus den Meßwerten der Paare von Detektoren berechnet. Somit ergibt sich ein Gitter von Meßwerten und damit verbundenen Steigungswerten, das sich über einen vorgegebenen Bereich des Materialbandes erstreckt.

Für aufeinanderfolgende Meßwertreihen werden dann bei be­ kannter Relativgeschwindigkeit des Materialbandes zu den Strahlungsquellen und Detektoren in Längsrichtung die Wellenlänge und die Phase der Änderungen der Steigungen berechnet, wobei diese Änderungen die Planheit charakte­ risieren. Dabei ist unter Wellenlänge der Abstand von je­ weils zwei aufeinanderfolgender Bereiche mit gleicher Durchbiegung nach oben oder nach unten zu verstehen.

Weiterhin wird aus der Wellenlänge und der Phase minde­ stens ein Extremum berechnet, für das gilt, daß der Be­ trag der Steigungskomponente in Längsrichtung minimal ist. Damit ist sichergestellt, daß die Steigungswerte im wesentlichen nur eine Querkomponente aufweisen, die die für die Bandlängung verantwortliche Durchbiegung des Ma­ terialbandes in Querrichtung charakterisieren.

Zu jedem Extremum wird eine Extremmeßwertreihe berechnet, die jeweils die zum Extremum nächstliegende Meßwertreihe darstellt, da die Meßwertreihen nicht kontinuierlich, sondern diskret über das Materialband verteilt angeordnet sind. Somit erhält man eine möglichst genaue Annäherung an das Extremum, und die Extremmeßwertreihe enthält die für die Bestimmung der Querkontur erforderlichen Informa­ tionen.

Die Querkontur wird durch Aufsummieren der Steigungswerte der Extremmeßwertreihe berechnet, und aus der Querkontur wird die Amplitude der Unebenheiten im Extremum für jeden Meßpunkt bestimmt. Aus der Wellenlänge und der Amplitude der Querkontur wird schließlich die Bandlängung berech­ net, wobei für jeden Längsabschnitt des Materialbandes, das in Längsrichtung aufeinanderfolgende, korrespondieren­ de Meßpunkte enthält, eine Bandlängung berechnet werden kann.

Erfindungsgemäß ist demnach erkannt worden, daß aufgrund der veränderlichen Absorptionen der Strahlung quer und längs zum Materialband die Unebenheiten im Materialband ermittelt werden können. Weiterhin werden in vorteilhaf­ ter Weise die in den jeweiligen Steigungswerten enthalte­ nen Komponenten in Längsrichtung und quer dazu getrennt voneinander ausgewertet.

In bevorzugter Weise wird von den Detektoren die durch das Materialband abgeschwächte Intensität der Strahlung gemessen. Dabei ist der Grad der Abschwächung ein Maß für die von der Strahlung durchdrungene Dicke des Material­ bandes.

Weiter ist bevorzugt, daß die Meßpunkte im wesentlichen die gesamte Breite des Materialbandes abdecken. Dadurch wird eine Untersuchung der gesamten Breite des Material­ bandes mit einer Meßwertreihe ermöglicht. Eine lineare Hin- und Herbewegung der Strahlungsquellen und der Detek­ toren quer zur Längsrichtung ist dann nicht erforderlich; jedoch ist die Anzahl der Detektoren relativ groß.

Die Genauigkeit des Verfahrens kann darüber hinaus ge­ steigert werden, indem die Detektoren während der Längs­ bewegung des Materialbandes zusätzlich quer zum Material­ band mit einer Amplitude im Bereich des Abstandes zweier Detektoren hin- und herbewegt werden. Dadurch können auch die Bereiche zwischen jeweils zwei Detektoren erfaßt wer­ den, wodurch sonst nicht erfaßte Bereiche des Material­ bandes analysiert werden können.

Weiterhin können die Meßpunkte in Meßkanäle von jeweils mindestens zwei Meßpunkten zusammengefaßt werden. In be­ vorzugter Weise umfassen die Meßkanäle jeweils im wesent­ lichen dieselbe Anzahl von Meßpunkten, und für jeden Meß­ kanal werden die Werte der Steigungen ermittelt. Weiter wird vorzugsweise für jeden Meßkanal separat die Bandlän­ gung berechnet. Dadurch wird die Information von benach­ barten Meßpunkten zusammengefaßt, so daß ein verbessertes Signal-zu-Rauschen-Verhältnis erzielt wird. Es ist auch möglich, sämtliche Meßpunkte zu einem Meßkanal oder je­ weils eine Hälfte der Meßpunkte zu zwei Meßkanälen zusam­ menzufassen. Die Größe der Meßkanäle kann in Abhängigkeit von der Qualität der Meßwerte eingestellt werden.

In weiter bevorzugter Weise werden die Wellenlänge und die Phase der Unebenheiten mit Hilfe einer Fouriertrans­ formation berechnet. Es können jedoch auch andere, mathe­ matische Methoden angewendet werden, mit denen Wellenlän­ ge und Phase der Unebenheiten berechnet werden können.

Wie oben ausgeführt worden ist, wird für jedes Extremum eine Extremmeßwertreihe bestimmt. In bevorzugter Weise wird die Bandkontur im Bereich des Extremums aus den Da­ ten der Extremmeßwertreihe und mindestens einer weiteren, benachbart angeordneten Meßwertreihe mittels arithmeti­ scher Mittelung berechnet. Dadurch wird ebenfalls das Si­ gnal-zu-Rauschen-Verhältnis verbessert. Insbesondere wer­ den die beiden Meßwertreihen für die Auswertung verwen­ det, zwischen denen das berechnete Extremum liegt.

Weiterhin wird vorzugsweise die Berechnung der Bandlän­ gung mit Hilfe der Formel:

wobei Amplitude und Wellenlänge in der Einheit Meter ein­ gesetzt werden, in Einheiten I-Unit durchgeführt. Dabei wird vorausgesetzt, daß die Unebenheiten des Materialban­ des sinusförmig sind. Ebenso kann vereinfacht auch eine Dreiecksform als Näherung herangezogen werden, so daß die Bandlängung in einfacher Weise geometrisch bestimmt wer­ den kann.

Für den Ablauf des Verfahrens wird eine Mehrzahl von Meß­ wertreihen benötigt, um die Wellenlänge und die Phase der Unebenheiten zu bestimmen. Daher ist es bevorzugt, daß zu Beginn der Messung Meßwertreihen für eine vorgegebene, er­ ste Bandlänge aufgenommen werden, bevor diese ein erstes Mal ausgewertet werden. Danach, also nach der ersten, vor­ gegebenen Bandlänge, werden die Meßwerte für eine kleine­ re zweite, vorgegebene Bandlänge aufgenommen, bevor je­ weils die zuletzt über eine ganze, erste Bandlänge aufge­ nommenen Meßwerte ausgewertet werden. Mit anderen Worten werden immer Meßwertreihen, die über einen, der ersten Bandlänge entsprechenden Abschnitt gesammelt worden sind, zur Bestimmung der Bandlänge ausgewertet.

Beispielsweise werden zunächst über 10 Meter Bandlänge Meßwerte in Abständen von jeweils 10 cm aufgenommen. So­ mit erhält man erste Auswerteergebnisse nach den ersten 10 Metern. Danach werden weitere 2 Meter Bandlänge ver­ messen, und die dann zuletzt gemessenen 10 Meter werden ausgewertet. Dadurch wird eine gleitende Mittelwertbil­ dung innerhalb der Auswerteergebnisse erreicht.

Das oben genannte, technische Problem wird auch erfin­ dungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 13 gelöst, deren weitere Merkmale in den ab­ hängigen Unteransprüchen enthalten sind. Diese werden an­ hand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert.

Das technische Problem wird auch durch die Verwendung ei­ ner Vorrichtung zur Messung des Banddickenprofils eines Materialbandes zur Bestimmung der Planheit gelöst. Diese Vorrichtung weist mindestens zwei Strahlungsquellen, eine Mehrzahl von Detektoren und Mittel zur Auswertung der von den Detektoren aufgenommenen Meßwerten auf. Die Detekto­ ren sind beabstandet zueinander und zu den Strahlungs­ quellen angeordnet, wobei das Materialband zwischen den Strahlungsquellen und den Detektoren angeordnet ist und relativ dazu in Längsrichtung bewegt wird. Die Detektoren erzeugen Meßwerte zu im Materialband angeordneten Meß­ punkten, und die Auswertemittel berechnen aus den Meßwer­ ten die Steigungen in den Meßpunkten und daraus die Band­ planheit.

Somit ist es erstmals möglich, eine bisher lediglich für die Messung des Banddickenprofils vorhandene Vorrichtung auch für die Messung und Überprüfung der Planheit des Ma­ terialbandes zu verwenden. Daher wird der technische Auf­ wand insgesamt erheblich reduziert, da keine der zur Durchführung der oben genannten, aus dem Stand der Tech­ nik bekannten Verfahren erforderlichen, separaten Vorrich­ tungen notwendig ist. Da die Bestimmung der Planheit mit einer bereits vorhandenen Vorrichtung zur Messung des Banddickenprofils eines Materialbandes durchgeführt wer­ den kann, ist die vorliegende Erfindung auch für eine Nachrüstung vorhandener Vorrichtungen einsetzbar. Denn das erfindungsgemäße Verfahren stellt im wesentlichen ei­ ne detaillierte Analyse der bisher gemessenen Meßwerte dar.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung in Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Seitenansicht in Längsrichtung,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer schemati­ schen Seitenansicht quer zur Längsrichtung,

Fig. 3a, b den Strahlengang durch das Materialband in ei­ ner Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 1 für verschiedene Steigungen des Materialbandes,

Fig. 4 eine zweidimensionale, graphische Darstellung der Planheit eines Materialbandes,

Fig. 5a eine graphische Darstellung des Verlaufes der Steigungen quer zur Längsrichtung und

Fig. 5b eine graphische Darstellung der durch Aufsum­ mieren der Steigungen berechneten Kontur,

Fig. 6 eine dreidimensionale Darstellung der Planheit eines Materialbandes, wobei die Amplituden der Extrema zur Verdeutlichung stark überhöht dar­ gestellt sind.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Bestimmung der Planheit eines Materialbandes 2 dargestellt. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 4, das C- förmig ausgebildet ist und einen oberen Schenkel 6 und einen unteren Schenkel 8 aufweist. Im oberen Schenkel 6 sind zwei Strahlungsquellen 10 und 12 angeordnet, die quer zur Längsrichtung des Materialbandes beabstandet zu­ einander angeordnet sind. Die Längsrichtung verläuft in Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene und in Fig. 2 horizon­ tal.

Die Strahlungsquellen 10 und 12 sind vorliegend als Rönt­ genquellen ausgebildet und strahlen Röntgenstrahlung un­ ter einem vorgegebenen Winkel in Richtung des unteren Schenkels 8 aus. Es kann jedoch auch andere, hochenergeti­ sche, elektromagnetische Strahlung ausgesendet werden, insbesondere Gammastrahlung.

Eine Mehrzahl von Detektoren 14 und 16 ist im unteren Schenkel 8 quer zur Längsrichtung beabstandet zueinander und beabstandet zu den Strahlungsquellen 10 und 12 ange­ ordnet. Jeweils zwei Detektoren 14'-16', 14"-16", . . . sind dabei auf die beiden unterschiedlichen Strahlungs­ quellen 10 und 12 ausgerichtet und bilden jeweils ein Paar von Detektoren.

Bei einem weiteren, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel werden drei Detektoren für die Meß­ wertaufnahme zu einem Meßpunkt verwendet. Damit wird eine höhere Redundanz in der Bestimmung der Steigung erreicht.

Die Detektoren 14 und 16 sind vorliegend Ionisationskam­ mern; sie können jedoch beispielsweise auch in Form von Szintillationszählern, Zählrohren oder Halbleiterdetekto­ ren ausgebildet sein. Sie messen die Intensität der durch das Materialband hindurchtretenden Strahlung, die ein Maß für die Länge des Durchtrittsweges der Strahlung durch das Materialband hindurch darstellt.

Das Materialband 2 ist zwischen dem oberen Schenkel 6 mit den Strahlungsquellen 10 und 12 und dem unteren Schenkel 8 mit den Detektoren 14 und 16 angeordnet. Dabei über­ schneiden sich die Achsen 18', 18", . . . und 20', 20", die jeweils von den Detektoren 14', 14", . . . und 16', 16", . . . eines Paares und den Strahlungsquellen 10 und 12 gebildet werden, im wesentlichen im Bereich des Materialbandes 2, und definieren somit den Meßpunkt 22 je­ des Paares von Detektoren 14'-16', 14"-16", . . .. Die beiden Detektoren eines Paares von Detektoren 14'-16', 14"-16", . . . erfassen somit jeweils unterschiedliche Raumwinkel. Dieses ist in Fig. 3 in einer Vergrößerung dargestellt.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind im Bereich des Gehäu­ ses 4 Rollen 24 vorgesehen, die das durchlaufende Ma­ terialband unterstützen.

Weiterhin weist die Vorrichtung nicht in der Zeichnung dargestellte Mittel zur Auswertung der von den Detektoren 14 und 16 aufgenommenen Meßwerte auf, wobei die Auswertem­ ittel, die vorzugsweise mindestens einen Rechner aufwei­ sen, aus den Meßwerten die Steigung des Materialbandes 2 in den Meßpunkten 22 und daraus die Planheit des Ma­ terialbandes 2 berechnen, wie weiter unten beschrieben wird.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung sind die Detektoren 14 und 16 über im wesentlichen die gesamte Breite des Materialbandes 2 verteilt angeordnet. Somit wird bei der Auswertung der Meßwerte aller Detekto­ ren die gesamte Breite des Materialbandes 2 erfaßt.

Die Genauigkeit des Verfahrens kann jedoch gesteigert werden, indem die Detektoren 14 und 16 während der Längs­ bewegung des Materialbandes zusätzlich quer zum Material­ band 2 hin- und herbewegt werden, wozu nicht in der Zeichnung dargestellte Antriebsmittel vorgesehen sind. Die Amplitude der Hin- und Herbewegung liegt im Bereich des Abstandes zweier Detektoren 12 und 14 quer zur Längs­ richtung des Materialbandes 2. Dadurch können auch sonst nicht erfaßte Bereiche zwischen jeweils zwei Detektoren 12 und 14 erfaßt werden.

Bei einer anderen, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform decken die Detektoren 14 und 16 nur teil­ weise die Breite des Materialbandes 2 ab. Dabei sind An­ triebsmittel zum Verstellen der Strahlungsquellen 10 und 12 und der Detektoren 14 und 16, also des Gehäuses 4, vorgesehen, wobei die Antriebsmittel während einer Meß­ reihe ein Verstellen im wesentlichen quer zur Längsrich­ tung bewirken. Somit wird mit einer geringeren Anzahl von Detektoren 14 und 16 die gesamte Breite des Materialban­ des erfaßt, wobei jedoch zusätzlich der Aufwand der Quer­ verstellung aufgewendet werden muß.

Die Mittel zur Auswertung der von den Detektoren 14 und 16 aufgenommenen Meßwerte sind als eine Mehrzahl von Rechnern ausgebildet, wobei jeweils ein Rechner oder eine Gruppe von Rechnern die jeweiligen Auswertegrößen, wie Banddicke, Bandbreite, Bandkontur und Planheit, berechnen. Eine parallele Auswertung mit hoher Geschwindigkeit wird dadurch erzielt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun in folgender Wei­ se mit Hilfe der zuvor beschrieben Vorrichtung durchge­ führt. An einer Mehrzahl von Meßpunkten 22 werden Meßwer­ te aufgenommen, wobei die Meßpunkte 22 quer zur Längs­ richtung im Material des Materialbandes 2 beabstandet zu­ einander angeordnet sind. Das Materialband 2 wird relativ zu den Strahlungsquellen 10 und 12 und den Detektoren 14 und 16 in Längsrichtung bewegt, und in vorgegebenen Ab­ ständen wird jeweils eine im wesentlichen alle Meßpunkte 22 umfassende Meßwertreihe 26 aufgenommen. Korrespondie­ rende Meßpunkte 22 benachbarter Meßwertreihen 26 bilden dabei in Längsrichtung auf Planheit zu untersuchende Längsabschnitte des Materialbandes. Dadurch ergibt sich ein Raster an Meßpunkten 22, das sich über das Material­ band 2 erstreckt, wie in den Fig. 4 und 6 dargestellt ist.

Für jeden erfaßten Meßpunkt 22 wird die Steigung des Ma­ terialbandes 2 aus den Meßwerten der Paare von Detektoren 14'-16', 14"-16", . . . berechnet. Wie in den Fig. 3a und 3b dargestellt ist, werden bei gleichen Raumwinkeln, die durch die Achsen 18' und 20' dargestellt sind, und bei unterschiedlichen Steigungen des Materialbandes 2 relativ zu diesen Raumwinkeln unterschiedliche Durchtrittslängen der Strahlung durch das Materialband 2 hervorgerufen.

Diese Durchtrittslängen sind als a, b bzw. a', b' mit den Pfeilen gekennzeichnet und führen zu unterschiedlichen Absorptionen innerhalb des Materialbandes 2, die sich in unterschiedlichen Meßwerten der Detektoren 14' und 16' ausdrücken. Aus den bekannten Raumwinkeln der Achsen 18' und 20' läßt sich dann einerseits die Dicke und anderer­ seits die Steigung des Materialbandes 2 wie folgt berech­ nen.

Die beiden Detektoren 14 und 16 vermessen das Material­ band 2 unter bekannten, voneinander abweichenden Raumwin­ keln. Aus den von den Detektoren 14 und 16 aufgenommenen Meßwerten wird dann der Lagewinkel des Materialbandes, beispielsweise bezogen auf die Horizontale, mit Hilfe be­ kannter, geometrischer Additionstheoreme berechnet. Aus dem Lagewinkel läßt sich die Steigung ableiten.

Für aufeinanderfolgende Meßwertreihen werden bei bekann­ ter Relativgeschwindigkeit des Materialbandes 2 in Längs­ richtung die Wellenlänge und die Phase der Änderungen der Steigungen mit Hilfe einer Fouriertransformation berech­ net, wobei diese Änderungen die Planheit des Materialban­ des 2 charakterisieren. Dieses ist schematisch in den Fig. 4 und 6 dargestellt, in denen ein Ausschnitt aus dem Materialband 2 dargestellt ist. Die Längsrichtung er­ streckt sich in Fig. 4 senkrecht, und die einzelnen Meß­ wertreihen 26 sind als horizontale Bereiche dargestellt. Diese Bereiche weisen einzelne, unter bestimmten Winkeln ausgerichtete Linien auf, die die Steigungen der jeweili­ gen Meßpunkte 22 darstellen. Daraus ergibt sich ein cha­ rakteristisches Muster mit hellen und dunklen Bereichen, die erhabene und abgesenkte Abschnitte des Materialbandes 2 darstellen. Der Abstand jeweils zweier heller oder dunkler Bereiche in Fig. 4 ist ein Maß für die Wellenlänge der Unebenheiten.

In Fig. 6 dagegen erstreckt sich die Längsrichtung von links nach rechts, und die unterschiedlichen Steigungen in den einzelnen Meßpunkten 22 sind in der dreidimensionalen Darstellung deutlich zu erkennen, ebenso wie die Extrema mit den zugeordneten Extremmeßwertreihen 28. Es wird her­ vorgerufen, daß die Darstellung insoweit stark schema­ tisch ist, daß die Abfolge der Extrema in Form eines re­ gelmäßigen Sinus dargestellt ist. Bei Materialbändern da­ gegen treten die durch eine Bandlängung hervorgerufenen Extrema unregelmäßig auf. Die Betrachtung als Sinuswelle ist daher eine stark vereinfachte Näherung.

Aus der Wellenlänge und der Phase werden mindestens ein Extremum und die jeweils dazugehörige, nächstliegende Ex­ tremmeßwertreihe 28 berechnet. Die Extremmeßwertreihe 28 zeichnet sich dann dadurch aus, daß die Steigungswerte im wesentlichen nur eine Querkomponente aufweisen und somit direkt zur Berechnung der Querkontur herangezogen werden können. Somit hat im wesentlichen eine Trennung von Längs- und Querkomponenten stattgefunden. Eine Folge von Steigungswerten quer zur Längsrichtung ist in Fig. 5a als Einhüllende 30 der Fläche dargestellt.

Aus der Querkontur wird dann die Amplitude der Unebenheit für jeden Meßpunkt 22 bestimmt. Schließlich ergibt sich aus der Wellenlänge und der Amplitude die Bandlängung für jeden Längsabschnitt des Materialbandes.

Zur Erhöhung der Auswertegenauigkeit kann jeweils eine Mehrzahl von Meßpunkten zu Meßkanälen zusammengefaßt wer­ den, für die dann jeweils eine Bandlängung in der zuvor beschriebenen Weise berechnet wird.

Claims (20)

1. Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Materialbandes, wobei das Materialband eine Längsrichtung vorgibt,
bei dem mit Hilfe von mindestens zwei Strahlungsquellen und einer Mehrzahl von Detektoren an einer Mehrzahl von Meßpunkten Meßwerte aufgenommen werden, wobei die Meßpunkte quer zur Längsrichtung im Material des Bandes beabstandet zueinander angeordnet sind und von mindestens zwei Detektoren erfaßt werden, die jeweils Strahlung unter verschiedenen Raumwinkeln detektieren,
bei dem das Materialband relativ zu den Strahlungsquellen und den Detektoren in Längsrichtung bewegt wird und in vorgegebenen Abständen jeweils eine im wesentlichen alle Meßpunkte umfassende Meßwertreihe aufgenommen wird,
bei dem für jeden erfaßten Meßpunkt die Steigung des Materialbandes aus den Meßwerten der Paare von Detektoren berechnet wird,
bei dem für aufeinanderfolgende Meßwertreihen bei bekannter Relativgeschwindigkeit in Längsrichtung die Wellenlänge und die Phase der Änderungen der Steigungen berechnet werden,
bei dem aus der Wellenlänge und der Phase mindestens ein Extremum und die jeweils dazugehörige, nächstliegende Extremmeßwertreihe berechnet werden,
bei dem die Querkontur durch Aufsummieren der Steigungswerte der Extremmeßwertreihe berechnet wird, wobei die Amplitude der Querkontur bestimmt wird, und
bei dem aus der Wellenlänge und der Amplitude der Kontur die Bandlängung berechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Detektoren die durch das Materialband abgeschwächte Intensität der Strahlung messen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Meßpunkte im wesentlichen die gesamte Breite des Materialbandes abdecken.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Meßpunkte in Meßkanäle von jeweils mindestens zwei Meßpunkten zusammengefaßt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Meßkanäle jeweils im wesentlichen dieselbe Anzahl von Meßpunkten umfassen.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem für jeden Meßkanal die Werte der Steigungen ermittelt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem für jeden Meßkanal eine Bandlängung berechnet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem mit Hilfe einer Fouriertransformation die Wellenlänge und die Phase der Planheit berechnet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Kontur des Materialbandes im Bereich des Extremums aus den Daten der Extremmeßwertreihe und mindestens einer weiteren Meßwertreihe berechnet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Berechnung der Bandlängung mit Hilfe der Formel:
in Einheiten I-Unit durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem zu Beginn für eine erste, vorgegebene Bandlänge Meßwerte aufgenommen werden, bevor diese ausgewertet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem nach der ersten, vorgegebenen Bandlänge die Meßwerte für eine kleinere, zweite, vorgegebene Bandlänge aufgenommen werden, bevor jeweils die zuletzt über eine ganze, erste Bandlänge aufgenommenen Meßwerte ausgewertet werden.

13. Vorrichtung zur Bestimmung der Planheit eines Materialbandes,
wobei das Materialband (2) eine Längsrichtung vorgibt,
mit mindestens zwei Strahlungsquellen (10, 12), die quer zur Längsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind,
mit einer Mehrzahl von Detektoren (14, 16), die quer zur Längsrichtung beabstandet zueinander und beabstandet zu den Strahlungsquellen (10, 12) angeordnet sind,
wobei das Materialband (2) zwischen den Strahlungsquellen (10, 12) und den Detektoren (14, 16) angeordnet wird, und
mit Mitteln zur Auswertung der von den Detektoren (14, 16) aufgenommenen Meßwerte,
wobei jeweils mindestens zwei Detektoren (14, 16) auf zwei unterschiedliche Strahlungsquellen (10, 12) ausgerichtet sind und ein Paar von Detektoren bilden,
wobei sich die jeweils von den Detektoren (14, 16) eines Paares und den Strahlungsquellen (10, 12) gebildeten Achsen im wesentlichen im Bereich des Materialbandes überschneiden und somit einen Meßpunkt (22) vorgeben und
wobei die Auswertemittel aus den Meßwerten die Steigung des Materialbandes in den Meßpunkten (22) und daraus die Planheit des Materialbandes berechnen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen (10, 12) hochenergetische, elektromagnetische Strahlung aussenden, insbesondere Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (14, 16) als Ionisationskammern, Szintillationszähler, Zählrohr oder Halbleiterdetektor ausgebildet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Detektoren (14, 16) über im wesentlichen die gesamte Breite des Materialbandes (2) verteilt angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Verstellmittel zum Verstellen der Detektoren (12, 14) quer zur Längsrichtung des Materialbandes (2) vorgesehen sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Detektoren (14, 16) teilweise die Breite des Materialbandes (2) abdecken und
daß Antriebsmittel zum Verstellen der Strahlungsquellen (10, 12) und der Detektoren (14, 16) vorgesehen sind, wobei die Antriebsmittel während einer Meßreihe ein Verstellen im wesentlichen quer zur Längsrichtung bewirken.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertemittel als Mehrzahl von Rechnern ausgebildet sind, wobei jeweils ein Rechner oder eine Gruppe von Rechnern die jeweiligen Auswertegrößen zumindest teilweise parallel berechnen.

20. Verwendung einer Vorrichtung zur Messung des Banddickenprofils eines Materialbandes zur Bestimmung der Planheit,
wobei die Vorrichtung
mindestens zwei Strahlungsquellen,
eine Mehrzahl von Detektoren, die beabstandet zueinander und zu den Strahlungsquellen angeordnet sind,
wobei das Materialband zwischen den Strahlungsquellen und den Detektoren angeordnet ist und relativ dazu in Längsrichtung bewegt wird, und
Mittel zur Auswertung der von den Detektoren aufgenommenen Meßwerten aufweist,
wobei die Detektoren Meßwerte zu im Materialband angeordneten Meßpunkten erzeugen und
wobei die Auswertemittel aus den Meßwerten die Steigungen in den Meßpunkten und daraus die Planheit des Materialbandes berechnen.