DE3045319C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Messen bestimmter ausgewählter Eigenschaften einer bewegten Bahn mit einem Gehäuse auf der einen Seite der bewegten Bahn, in dem sich eine Strahlungsquelle zur Erzeugung einer elek­ tromagnetischen Strahlung, die so gewählt ist, daß sie durch die ausgewählten Eigenschaften der bewegten Bahn beeinflußt wird sowie eine Sammeleinrichtung zur Auf­ nahme der von den ausgewählten Eigenschaften der beweg­ ten Bahn beeinflußten, rückgestreuten Strahlung befin­ det, einer ersten Haltevorrichtung zur Einstellung eines konstanten Abstandes des Gehäuses von der Bahn, einem Detektor im Lichtweg nach der Sammeleinrichtung zur Er­ zeugung eines Meßsignals, einer Kalibriereinrichtung mit einem Kalibrierstandard auf der anderen Seite der bewegten Bahn, gegenüber dem Gehäuse, einer zweiten Haltevorrichtung zur Einstellung eines konstanten Abstandes der Kalibrierein­ richtung von der bewegten Bahn, und mit Mitteln zur ge­ meinsamen Bewegung des Gehäuses und der Kalibriereinrichtung quer zur bewegten Bahn, wie sie aus der DE-OS 23 43 869 be­ kannt ist.

Wie in der US-PS 36 41 349 beschrieben, kann eine Eigen­ schaft eines band- oder bahnförmigen Materials, wie es beispielsweise in einer Papiermaschine hergestellt werden kann, durch Anbringung von Sensoren oder Meßwertfühlern und Detektoren auf einem Schlitten gemessen werden. Der Schlitten bewegt sich in Querrichtung, während das bahn­ förmige Material sich in Arbeitsrichtung der Maschine bewegt, also senkrecht zur Querrichtung. Meßfühler oder Sensoren zum Messen ausgewählter Eigenschaften wie z. B. der Farbe, der Helligkeit oder des Glanzes einer beweg­ ten Bahn sind bekannt. Ein derartiger Sensor kann beim Schwingen oder Flattern der Bahn keine genaue Messung gewährleisten. Diese Beschränkungen führen zu zwei Pro­ blemen: Erstens, der Sensor ist nicht in der Lage, eine genaue Messung quer über die Breite der Bahn zu liefern; zweitens, der Sensor ist, da er Flatterbewegungen der Bahn nicht ausgleichend zu berücksichtigen vermag, be­ stimmten Beschränkungen seiner Anwendbarkeit unterworfen. Daher ist der bekannte Sensor oder Meßwertfühler verhält­ nismäßig ungenau und auch nicht allgemein anwendbar.

Auch ist bereits bekannt, der Oberfläche einer zu mes­ senden Bahn Prüflicht über eine Faseroptik zuzuführen (US-PS 34 55 637).

Bei einer Vorrichtung zur Prüfung von Druckmaschinen zu­ geführten Papierbahnen im Hinblick auf Papierbruch ist bereits vorgeschlagen worden, die die Prüfelemente bein­ haltenden Gehäuse zur Reinhaltung der entsprechenden Lichtquelle und des Detektors von Staub oder Abrieb mit Frischluft zu durchspülen und die Spülluft im Bahnober­ flächenbereich abzublasen (US-PS 19 78 589).

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art so zu schaffen, daß durch genaue Einhaltung der Abstände Gehäuse-Bahn und Bahn-Standardisierungsglied d. h. Kalibrierstandard und durch Vermeidung jeder Flatterbewegung eine weit höhere Genauigkeit und damit ein erheblich erweiterter Anwendungsbereich erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichneten Merkmale gelöst.

Die Vorteile dieser Vorrichtung sind folgende:
Jeder der beiden Teile der Vorrichtung, nämlich sowohl das Gehäuse als auch das Standardisierungsglied wird in einem konstanten Abstand von der Bahn gehalten, so daß das Ge­ rät unempfindlich gegen Schwankungen oder Flattern der Bahn ist, d. h. gegen die unvorhersehbare Bewegung der Bahn in einer Richtung mit einer Komponente senkrecht zu ihrer Fläche. Hierdurch, d. h. durch die größere Genauig­ keit, bietet die Vorrichtung bedeutend mehr Anwendungs­ möglichkeiten als die bereits bekannte.

Vorteilhafte Möglichkeiten zur Weiterbildung dieser Er­ findung sind in den nachgeordneten Ansprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung wesent­ licher Teile eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Messen ausgewählter Eigenschaften einer sich bewegenden Bahn, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teils der Vorrichtung von Fig. 1 im Schnitt.

Fig. 1 zeigt eine Abtastvorrichtung 10 mit einem Ge­ stell 11, das einen oberen und parallel dazu einen unteren Balken 12 bzw. 13 trägt, die sich seitlich über die bewegte Bahn 14 erstrecken, die beispielsweise von einer Papiermaschine (nicht dar­ gestellt) erzeugt wird. Die Bahn 14 läuft in der durch den Pfeil 16 angedeuteten Richtung durch die Abtast­ vorrichtung 10. Ein oberer Meßkopf 17 und ein unterer Meßkopf 18 sind an dem Gestell 11 vorgesehen und so angeordnet, daß sie in Längsrichtung des Gestells 11 und in Querrichtung zu der Bahn 14 laufen können. Die Bahn 14 läuft durch einen Spalt 19 zwischen den Meßköpfen 17 und 18. Der Laufweg für die Meßköpfe 17, 18 ist so ausgebildet, daß diese bei jeder Laufbewe­ gung aus dem Bereich der Bahn seitlich wegbewegt werden können.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung 20 veranschaulicht. In dem oberen Meßkopf 17 ist auf der einen Seite der Bahn ein Gehäuse 22 vorgesehen. Dieses besteht aus einem ersten Dom 24 und einem zweiten Dom 26, welche beide eine halbkugelförmige Gestalt haben, und einem ringförmigen Glied 28, das im wesentlichen flach liegend angeordnet ist. Das Innere des ersten Domes 24 kann eine reflektierende, streuende oder verspie­ gelte Oberfläche aufweisen. Der zweite Dom 26 ist ein Fenster. Beide Dome 24 und 26 liegen konzentrisch zu­ einander und sind durch das ringförmige Glied 28 ver­ bunden. Das Gehäuse 22 ist so angeordnet, daß das ring­ förmige Glied 28 nahezu parallel zu der Bahn 14 ver­ läuft und sich zu dieser in geringerem Abstand befin­ det als der erste Dom 24 oder der zweite Dom 26.

Eine Strahlungsquelle 30 in dem Gehäuse 22 dient zur Aussendung eines Strahls elektromagnetischer Strah­ lung 32. Zur Messung der Farbe oder der Helligkeit wird eine ringförmige, pulsierend betriebene Xenon­ röhre verwendet. Die Strahlung 32 aus der Strahlungs­ quelle 30 ist so gerichtet, daß sie den zweiten Dom 26 durchsetzt und auf die Bahn 14 auftrifft. Sie ist als gestrichelte Linie dargestellt. Das Licht aus der Strahlungsquelle 30, das nicht auf direktem Wege auf die Bahn 14 auftrifft, wird von dem ersten Dom 24 auf die Bahn 14 reflektiert. Die Strahlung aus der Strahlungsquelle 30 kann durch die Bahn 14 absorbiert und reflektiert werden. Ein Teil der von der Bahn 14 reflektierten Strahlung, nämlich die reflektierte Strahlung 34, wird von einem Kollektor gesammelt, der aus einer Linse 36 und einer Faseroptik 38 besteht. Die reflektierte Strahlung 34 folgt einem als strich­ punktierte Linie gezeichneten Weg. Die Linse 36 fo­ kussiert die reflektierte Strahlung 34 auf das eine Ende der Faseroptik 38 in dem Gehäuse 22. Die Lin­ se 36 ist in oder nahe an dem zweiten Dom 26 ange­ ordnet. Die Faseroptik 38 wird von dem Gehäuse 22 weggeleitet. Am anderen Ende der Faseroptik 38 wird die reflektierte Strahlung 34 so gerichtet, daß sie auf ein Gitter 40 auftrifft und von da auf einen Detek­ tor 42 reflektiert wird. Das Gitter 40 wird bei der Messung der Farbe der Bahn 14 benutzt, derart, daß das Farbspektrum der reflektierten Strahlung 34 aufgespalten wird und auf den Detektor 42 fällt. Der Detektor 42 kann eine Diodengruppe sein.

In dem ersten Dom 24 befindet sich ein Lufteinlaß 44. Der Lufteinlaß 44 erlaubt den Eintritt von Luft in das Gehäuse 22. Mehrere Luftauslässe 46 sind in dem ring­ förmigen Glied 28 angeordnet. Die Luftauslässe 46 ge­ statten der Luft das Austreten aus dem Gehäuse 22 unter konstantem Druck und das Auftreffen auf die Bahn 14 einer im wesentlichen zu dieser senkrechten Richtung.

Auf der anderen Seite der Bahn befindet sich eine Kalibriereinrichtung 50. Die Kalibriereinrichtung 50 ist im wesentlichen flach und verläuft parallel zu der Bahn 14. Die Kalibriereinrichtung 50 hat eine Fläche 52, die der Bahn 14 gegenübersteht, welche eine bekannte Reflexionscharakteristik für die einfallende Strahlung 32 besitzt. Während der Kalibrierung, d. h. wenn die Bahn 14 sich nicht zwischen dem oberen und unteren Meßkopf 17 bzw. 18 befindet und die Meß­ köpfe 17 und 18 nach der einen Seite des Gestells 11 hingeführt sind, wird die Strahlung 32 so gerichtet, daß sie auf die Fläche 52 der Kalibriereinrichtung 50 auftrifft. Die von der Fläche 52 reflektierte Strahlung 34 dient zum Vergleich mit einem bekannten Standard. Dieser Ver­ gleich bezweckt die Korrektur von Störeinflüssen wie elektronischer Drift, Lampenalterung und Schmutz auf der Linse 36. Die Luftauslässe 54 in der Kalibriereinrich­ tung 50 erlauben das Auftreffen von Luft auf die Bahn 14 in einer zu dieser im wesentlichen senkrechten Richtung. Die Luftauslässe 54 sind im wesentlichen fluchtend ausgerich­ tet zu den Luftauslässen 46 des Gehäuses 22.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird Luft unter Druck durch den Lufteinlaß 44 in das Gehäuse 22 eingeführt. Die Luft tritt unter konstantem Druck aus dem Ge­ häuse 22 durch die Luftauslässe 46 aus. Die Luft ist so gerichtet, daß sie auf die Bahn 14 im wesentlichen senkrecht zu dieser auftrifft. Bei konstantem Druck hält die Luft das Gehäuse 22 in einem konstanten Ab­ stand von der Bahn 14. In gleicher Weise strömt Luft unter konstantem Druck aus der Kalibriereinrichtung 50 so aus, daß sie auf die Bahn 14 in einer im wesentlichen senkrechten Richtung zu dieser auftrifft und fluchtend mit den Luftauslässen 46 des ersten Gehäuses 22 ausgerich­ tet ist. Durch das Auftreffen von Luft auf die Bahn 14 wird die Kalibriereinrichtung 50 in einem konstanten Ab­ stand von der Bahn 14 gehalten. Während des Betriebes der Vorrichtung 20 emittiert die Strahlungsquelle 30 eine Strahlung 32 gegen die Bahn 14. Die reflektierte Strahlung 34 wird durch die Linse 36 gesammelt und auf das eine Ende der Faseroptik 38 fokussiert. Das andere Ende der Faser­ optik 38 leitet die reflektierte Strahlung 34 zum Detektor 42. Verschiedene Eigenschaften der Bahn wie Farbe oder Helligkeit können durch richtige Wahl der Spektralfrequenz aus der Strahlungsquelle 30 und die Spektralansprechcharakteristik des Detektors 42 analy­ siert werden.

Während der Kalibrierung wird die Vor­ richtung 20 von der Bahn wegbewegt, d. h. die Bahn 14 wird weggenommen. Da die Luft aus dem Gehäuse 22 nun nicht mehr auf die Bahn 14 auftrifft, um das Gehäuse 22 von der Bahn "abzuheben", und da die Luft aus der Kalibrier­ einrichtung 50 nicht mehr auf die Bahn 14 auftrifft, bewegen sich das Gehäuse 22 und die Kalibriereinrichtung 50 dichter aufeinander zu, bis ihr gegenseitiger Abstand im wesentlichen der gleiche ist wie der Abstand zwischen dem Gehäuse 22 und der Bahn 14. Kurz gesagt, die Kalibrier­ einrichtung 50 bewegt sich relativ zu dem Gehäuse 22 in die Stellung, die vorher von der Bahn 14 eingenommen wurde.

Im allgemeinen kann das Gehäuse 22 jede geometrische Gestalt haben. Da die Luft auf die Bahn 14 auftreffen und das Gehäuse 22 "anheben" soll, ist die aufzuwen­ dende Luftmenge umso kleiner, je leichter das Gehäuse 22 ist. Der Vorteil der Sammeleinrichtung bestehend aus der Lin­ se 36 und der Faseroptik 38 zum Erfassen der Strahlung 34 und ihrer Hinleitung zu dem Detektor 42 außerhalb des Gehäuses 22, besteht darin, das Gewicht des Gehäuses 22 zu verkleinern. Das Gehäuse 22 bezweckt nur das Halten der Strahlungsquelle 30 und der Sammeleinrichtung. Die Strah­ lungsquelle 30 und die Linse 36 sowie die Faseroptik 38 können jede beliebige geometrische Gestalt haben. Zur weiteren Verringerung des Gewichts des Gehäuses 22 kann die Strahlungsquelle 30 auch außerhalb des Gehäuses 22 angeordnet werden und Faseroptiken können dazu dienen, das Licht zu dem Gehäuse 22 zu führen und es auf die Bahn 14 auftreffen zu lassen. Die Strahlungsquelle 30 kann jede Art elektromagnetischer Strahlung einschließ­ lich Infrarot und Ultraviolett hervorbringen. Zur Mes­ sung von Farbe wird eine D65-Strahlungsquelle (Tages­ licht am nördlichen Himmel) verwendet. (D65 ist eine durch die CIE - Commission Internationale de l'Eclairage - festgesetzte Norm.)

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Messen bestimmter ausgewählter Ei­ genschaften einer bewegten Bahn mit einem Gehäuse auf der einen Seite der bewegten Bahn, in dem sich eine Strahlungsquelle zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung, die so gewählt ist, daß sie durch die ausgewählten Eigenschaften der bewegten Bahn beein­ flußt wird sowie eine Sammeleinrichtung zur Aufnahme der von den ausgewählten Eigenschaften der bewegten Bahn beeinflußten, rückgestreuten Strahlung befin­ det, einer ersten Haltevorrichtung zur Einstellung eines konstanten Abstandes des Gehäuses von der Bahn, einem Detektor im Lichtweg nach der Sammeleinrich­ tung zur Erzeugung eines Meßsignals, einer Kalibrierein­ richtung mit einem Kalibrierstandard auf der anderen Seite der bewegten Bahn, gegenüber dem Gehäuse, einer zweiten Haltevorrichtung zur Einstellung ei­ nes konstanten Abstandes der Kalibriereinrichtung von der bewegten Bahn, und mit Mitteln zur gemeinsamen Bewegung des Gehäuses und der Kalibriereinrichtung quer zur bewegten Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des konstanten Abstandes des Ge­ häuses (22) von der bewegten Bahn (14) Mittel zur Er­ zeugung einer Strömung eines Mediums aus dem Gehäu­ se (22) vorgesehen sind, derart, daß die Strömung auf die bewegte Bahn (14) im wesentlichen senkrecht auftritt, und daß zur Einstellung des konstanten Abstandes der Kalibriereinrichtung (50) von der bewegten Bahn (14) Mit­ tel zur Erzeugung einer Strömung eines Mediums aus der Kalibriereinrichtung (50) vorgesehen sind, derart, daß die Strömung auf die bewegte Bahn (14) im wesentlichen senk­ recht und mit der Strömung aus dem Gehäuse (22) fluch­ tend auftrifft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammeleinrichtung eine Linse (36) und eine Faserop­ tik (38) aufweist und die Linse (36) so angeordnet ist, daß sie einen Teil der von der Bahn (14) re­ flektierten Strahlung auf das eine Ende der Faser­ optik (38) fokussiert, und daß das andere Ende der Faseroptik auf den Detektor (42) gerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung der Strahlungsquelle (30) im sicht­ baren Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (30) eine ringförmige, pulsierend betriebene Xenonröhre ist.