DE3701558A1 - Vorrichtung zum bestimmen der schichtdicke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen der Schichtdicke nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Dicke der Schicht des zu verarbeitenden Gutes auf einer Walze eines Walzwerkes steht in direkter Abhängigkeit von der Grösse des Walzenspaltes, mit welchem unter anderem der Zer­ kleinerungsgrad bzw. die Feinheit der Vermahlung sowie eine entsprechende Durchmischung bestimmt ist. Die Korngrösse der bei­ spielsweise in einer pastösen Masse vorliegenden Feststoffe, z.B. Pigmente od.dgl., bestimmt jedoch in hohem Masse die Produktei­ genschaften. So kann beispielsweise bei einer Druckfarbe nur dann eine bestimmte feine Wiedergabe erreicht werden, wenn beispiels­ weise die einzelnen Pigmentpartikelchen wesentlich kleiner sind als der Rasterpunkt. Auch bei anderen Produkten, wie beispiels­ weise Nahrungsmitteln u.dgl., wird die Eigenschaft des Produktes von der Feinheit bzw. Korngrösse des vermahlenen Gutes bestimmt. Beispielsweise spielt die Korngrösse der Zuckerpartikel in Scho­ kolade eine wesentliche Rolle.

Wie obigen Ausführungen zu entnehmen, ist somit die Ueberwachung bzw. Steuerung des Walzenspaltes von besonders hohem Interesse, wobei der Walzenspalt indirekt über die Schichtdicke des verar­ beiteten Gutes auf der Walze bestimmt werden kann.

In der DE-PS 12 18 854 wurde schon vorgeschlagen, die Schicht­ dicke des Walzgutes mittels einer an der Walze anliegenden Rolle abzutasten, über ein Hebelsystem zu vergrössern und für die Steuerung des Walzenspaltes zu verwenden. Einerseits bedingen aber die zahlreichen Hebel und ihre Lagerstellen eine grosse Ungenauigkeit, anderseits wird eine zusätzliche Ungenauigkeit dadurch bewirkt, dass die Fühlerwalze an der Schicht anliegen muss und dabei deren Dicke notwendigerweise mit beeinflusst. Ausserdem klebt das Mahlgut an der Fühlerwalze und verändert so den Messwert.

Aus der CH-PS 6 50 077 ist nun auch eine pneumatische Abtastung der Oberfläche der Schicht bekannt geworden, die zur Vergrösse­ rung der Genauigkeit bzw. zur Ausschaltung von möglicherweise vorhandenen Exzentrizitäten der jeweiligen Walze mit einem in­ duktiven Fühler zur Bestimmung der Lage der Oberfläche der Wal­ ze verbunden ist. Dies brachte natürlich bereits eine weitge­ hende Erhöhung der Genauigkeit, doch ergaben sich in der Praxis andere Probleme. Einerseits müssen nämlich die pneumatischen Zuleitungen an einem beweglichen Träger vorgesehen sein, was die Handlichkeit und letztlich auch die Standzeit eines solchen Gerätes beeinträchtigt. Dazu kommt, dass die Blasdüse relativ nahe an die Schicht herangebracht werden muss, woraus zweierlei unerwünschte Effekte entstehen: einerseits ist dadurch eine grosse Verschmutzungsgefahr gegeben, anderseits benötigt man zum Messen einen bestimmten pneumatischen Druck, der wiederum eine örtliche Verringerung der Schichtdicke mit sich bringt und damit das Messergebnis stört. Weiters wird ganz allgemein auch eine optische bzw. induktive Distanzmessmethode vorge­ schlagen.

Aus der FR-A-21 04 478 und der US-PS 27 73 412 sind bereits Basisentfernungsmesser bekannt geworden, die nach dem Prinzip der Reflexion eines auf die Oberfläche der Schicht gesandten Lichtstrahles arbeiten. Um eine möglichst grosse Basis zu er­ halten, liegen Lichtsender und Lichtempfänger in einem rela­ tiv weiten Abstand voneinander, wobei der Auftreffwinkel des Lichtstrahles auf die Oberfläche der Schicht verhältnismässig flach wird. Dies bedingt wiederum eine relativ nahe Anordnung der Messeinrichtung an der Schicht, was wiederum Verschmutzungs­ gefahr mit sich bringt. Der Hauptnachteil aber zeigt sich be­ reits deutlich anhand der Darstellungen in der US-PS 27 73 412 und besteht darin, dass für pastöse Schichten, wie sie Kakao­ masse, Schokolade oder Farben darstellen, sich eine relativ diffuse Reflexion ergibt, so dass eine genaue Messung überhaupt nicht möglich ist. Nun hat man in der US-PS 41 82 259 vorgeschla­ gen, den Winkel des Lichtstrahles zur Oberfläche noch flacher zu wählen, nämlich tangential zur Walzenoberfläche. Wenn nun eine Schneidenblende Streulicht oberhalb der Walze abschirmt, so ergibt sich an der gegenüberliegenden Walze ein Lichtsignal, des­ sen Grösse von der Grösse des Spaltes zwischen Schneidenblende und Walzenoberfläche abzüglich der Schichtdicke abhängig ist. Ein solches Messsystem würde an sich recht gut arbeiten, doch ist es von der genau tangentialen Einstellung zur Walzenober­ fläche abhängig. Einerseits ist dies im rauhen Alltagsbetrieb eines Walzwerkes schwer aufrecht zu erhalten, anderseits ergeben sich automatisch und zwangsläufig Abweichungen von der tangentialen Einstellung dadurch, dass Walzen nicht nur eine gewisse Exzen­ trizität aufweisen können, sondern dass gerade im Falle von Reib­ walzwerken deren Walzen im allgemeinen flotierend gelagert sind. Dies bedeutet, dass sich die Bewegung einer Walze auch auf die übrigen Walzen auswirkt, so dass sich Abweichungen in Abhängig­ keit von der Anzahl der Walzen summieren. Damit kann sich eine sehr grosse Abweichung von der tangentialen Lage ergeben, was letztlich ein genaues Messergebnis unmöglich macht. Somit schie­ nen berührungslose optische Messmethoden zum Messen von Schicht­ dicken auf Walzen, insbesondere von Reibwalzwerken, nicht an­ wendbar sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zu schaffen, die es erlaubt, die Schichtdicke von ver­ arbeitetem Gut auf einer Walze eines Walzwerkes genau zu bestim­ men, wobei einerseits Exzentrizitäten der Walze, die auch hei bester Verarbeitung der Walzen auftreten, wenn auch nur in ge­ ringfügiger Form, kompensiert werden, und anderseits eine kon­ tinuierliche, besonders störungsfreie, Messung erlauben, wobei gegebenenfalls eine Integration der Abstandswerte, d.h. der Schichtdicke, erfolgt. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Dadurch, dass zwei Messvorrichtungen vorgesehen sind, und zwar eine zur Messung des Abstandes zur Walzenoberfläche und eine zur Messung des Abstandes von der Oberfläche des zu verarbeitenden Gutes, kann eine Kompensation der geometrischen Unregelmässig­ keiten einer Walze durchgeführt werden. Durch die Anordnung einer mit elektromagnetischen Strahlen arbeitenden, insbesondere opti­ schen Messeinrichtung, welche im wesentlichen normal zu einer Tangente der Walze liegt, wird das rückgestreute bzw. reflek­ tierte Licht als Massstab zur Entfernung verwendet, wobei auch bei stark streuendem Material noch ein ausreichendes Signal erhältlich ist. Weiter wird durch die nicht nur punktförmige, sondern flächenförmige Reflektierung der Strahlen eine Integrie­ rung der Messwerte erreicht.

Weist die optische Messeinrichtung eine Lichtquelle, insbesondere einen Laser, z.B. Halbleiterlaser, auf, die auf die Oberfläche des zu verarbeitende Gutes gerichtet ist, so kann einerseits unabhängig von den Lichtverhältnissen in der unmittelbaren Nähe des Walzwerkes gearbeitet werden, und anderseits besteht die Möglich­ keit, nur mit bestimmten Wellenlängen zu arbeiten, wobei beispielsweise Streuungen des Lichtes besonders günstig berück­ sichtigt werden können, und entsprechend leistungsfähige licht­ elektrische Wandler zum Einsatz kommen können.

Ist im Strahlengang zwischen Lichtquelle und der Oberfläche des zu verarbeitenden Gutes ein optisches Aufweitsystem angeordnet, so kann eine bessere Integration über grössere Flächen des zu messenden Gutes mit geringstem Aufwand erfolgen.

Ist das Objektiv ein Teleobjektiv, so kann der Verschmutzungsge­ fahr weiterhin besonders günstig entgegengewirkt werden, da das Objektiv weiter von der Oberfläche entfernt angeordnet wer­ den kann. Weiters besteht der Vorteil, dass Teleobjektive auf eine Änderung der Fokuslage besonders empfindlich sind, so dass eine besonders hohe Genauigkeit erreichbar ist.

Ist das Objektiv, insbesondere über einen Fokussierantrieb, z.B. mit Schrittmotor, fokussierbar, so kann eine einfache Steuerung erfolgen, wobei eine Steuerung über Schrittmotor weiters den Vorteil in sich birgt, dass nur geringste Toleranzen und zwar in der Grössenordnung eines Schrittes erreichhar sind.

Ist die Lichtquelle mit einem Stabilisationskreis für die Licht­ stärke verbunden, so können dadurch Lichtstärkenschwankungen so­ fort kompensiert werden. Derartige Lichtstärkenschwankungen können in Anbetracht der unterschiedlichen Spannungen im Versor­ gungsnetz leicht eintreten.

Eine besonders einfache Stabilisierung der Lichtquelle ergibt sich dann, wenn das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht, zumindest teilweise und/oder zumindest zeitweise, über eine teil­ weise reflektierende Fläche einer weiteren Messeinrichtung, z.B. lichtelektrischem Wandler, zuführbar ist, welcher über eine Ver­ gleichsschaltung mit der Ansteuerschaltung für die Strahlungs­ stärke der Lichtquelle verbunden ist.

Eine besonders gute Anpassung an die Reflektionseigenschaften des zu verarbeitenden Gutes ist dann gegeben, wenn die Vergleichs­ schaltung mit einem, insbesondere regelbaren, Sollwertgeber ver­ bunden ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Entfernungsmesseinrichtung mit innenliegenden lichtelektrischen Wandlern;

Fig. 2 eine Vorrichtung mit aussenliegendem lichtelektrischen Wandler und

Fig. 3 den Spannungsverlauf eines lichtelektrischen Wandlers mit nichtlinearer Charakteristik.

Erfindungsgemäss werden die Probleme durch den Einsatz eines optischen Entfernungsmesssystems 1 (Fig. 1) mit im wesentlichen senkrecht zur Walzenoberfläche (bzw. radial zu ihr) verlaufen­ der optischer Achse A gelöst, wobei Abweichungen bis zu 15° von der Senkrechten zwar möglich sind, das Messergebnis jedoch beeinträchtigen. Dieses optische System wird mit einem an sich bekannten induktiven (oder kapazitiven) Sensorsystem 2 für die Lage der Walzenoberfläche über eine Auswertevorrichtung 3 ver­ bunden.

Theoretisch kann das optische Entfernungsmesssystem ein sog. "passives" Entfernungsmesssystem sein, bei dem das natürliche, von der jeweils zu messenden Schicht reflektierte Umgebungslicht zur Entfernungsmessung ausgenützt wird. Eine Standardisierung der Helligkeit und damit eine Verbesserung der Genauigkeit er­ gibt sich, wenn in ebenfalls an sich bekannter Weise eine Licht­ quelle 4, vorzugsweise in Form eines energieschwachen Lasers, insbesondere eines Halbleiterlasers, wie einer GaAs-Diode zur Bildung eines sog. "aktiven Entfernungsmesssystems" verwendet wird. In diesem Falle ist es zweckmässig, den relativ dünnen Laserlichtstrahl mit Hilfe eines Aufweitungssystemes 5 aufzuwei­ ten und mittels eines afokalen Systems 6, insbesondere eines Kollimatorsystems, einem, vorzugsweise fokussierbaren, Objektiv 7 zuzuleiten. Das Objektiv 7 ist bevorzugt als Teleobjektiv ausge­ bildet, woraus sich zwei Vorteile ergeben: einerseits kann da­ durch der Abstand des Objektives 7 von der Oberfläche 8 der Wal­ ze 9 bzw. von der Oberfläche 10 der auf der Walze 9 liegenden Schicht 11 vergrössert werden, wodurch die Verschmutzungsgefahr verringert wird, anderseits ist es bekannt, dass Teleobjektive (mit einem Bildwinkel ⌀ unterhalb von 30° bzw. unterhalb von 25° und insbesondere unter 20°) auf Aenderungen der Fokuslage besonders empfindlich sind. Je nach der gewählten Bildfelddia­ gonale, die für die vorliegenden Zwecke sehr gering sein kann, wird sich im allgemeinen eine Brennweite von mindestens 40 mm, z.B. von 100 mm, ergeben, obwohl für sehr kleine Bildfelddiago­ nalen auch geringere Brennweiten möglich sind.

Wegen des besseren Schutzes vor Verschmutzung und Verstaubung ist eine Innenmessung, d.h. hinter dem Objektiv, bevorzugt. Zu diesem Zwecke ist im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ein Tei­ lungsprisma 12 mit einer teilweise reflektierenden Prismenflä­ che 13 vorgesehen. Das von der Laserdiode 4 abgestrahlte und durch das gegebenenfalls vorgesehene Aufweitungssystem 5 auf­ geweitete Lichtbündel gelangt durch die Fläche 13 hindurch zum afokalen System 6 und durch das Objektiv 7, wobei es von der Oberfläche 10 reflektiert wird. Da die Oberfläche 10 sehr stark streut, wird sich in Richtung der Achse A eine besonders starke Reflexion ergeben, so dass die Grundlagen für eine genaue Mes­ sung geschaffen sind. Das reflektierte Licht tritt dann durch das Objektiv 7 und das System 6 und wird an der Fläche 13 teil­ weise in Richtung eines Achsenarmes A′ zu einem optischen Em­ pfänger 14 reflektiert.

Der optische Empfänger 14 kann auf die verschiedenste Weise aus­ gebildet sein. Im vorliegenden Falle besteht er aus zwei licht­ elektrischen Wandlern 15, 16, die bezüglich der Achse A′ in einem axialen Abstand voneinander angeordnet sind. Liegt die Bildebene I genau zwischen den beiden lichtelektrischen Wand­ lern 15, 16, so erhalten beide Wandler gleich viel Licht. Die Ebene I muss also auf gleiche Unschärfe an den beiden Wandlern 15, 16 eingestellt werden, welche Wandler innerhalb einer Wheatston′schen Brücke 17 liegen.

Zum Verstellen der axialen Lage der Bildebene I ist ein Fokus­ siermotor M vorgesehen, der mit einem Fokusierantrieb 18 für das Objektiv 7 zusammenwirkt. Hier sei erwähnt, dass die Fokussier­ einrichtung M, 18 zwar Vorteile bringt, dass bei starrem Objek­ tiv 7 stattdessen auch entlang der optischen Achse A′ ein Such­ system für die Lage der Bildebene I vorgesehen sein könnte. So ein Suchsystem kann entweder durch Anordnung mehrerer lichtelek­ trischer Wandler entlang der optischen Achse A′ vorgesehen sein oder durch einen Bewegungsantrieb zur Durchführung einer Axial­ bewegung für den Empfänger 14. Auch derartige Systeme sind be­ reits in verschiedenen Ausführungen für Fotokameras u.dgl. vor­ geschlagen worden. Ebenso ist es möglich, bei bestehender Fokus­ siereinrichtung M, 18 die Randstrahlen R, R′ daraufhin zu unter­ suchen, ob sie dasselbe Bild liefern, denn dies ist ja nur dann der Fall, wenn beide Randstrahlen R, R′ auf dasselbe Objekt ge­ richtet sind. Hierzu könnten in einer Ebene P für jeden dieser Randstrahlen R, R′ jeweils ein lichtelektrischer Wandler vorge­ sehen sein, doch sei daran erinnert, dass bei Anwendung auf Reibwalzwerke die darauf liegende Schicht 11 wenig Kontrast bietet, so dass mit einer derartigen Anordnung allzu leicht Fehlmessungen möglich sind.

Für eine weitere Erhöhung der Messgenauigkeit mag es zweckmäs­ sig sein, einen Stabilisierungskreis 19 für die Lichtintensität vorzusehen. Hierbei wird ein Teil des ausgesandten Lichtes ent­ lang einer optischen Achse A′′ abgezweigt und einem lichtelek­ trischen Wandler 20 zugeführt. Der Wandler 20 ist an eine Ver­ gleichsschaltung 21 angeschlossen, der ein Referenzsignal von einem Sollwertgeber 22 zugeführt wird. Je nach der Abweichung von diesem Sollwert wird einer Ansteuerschaltung 23 für die Lichtquelle 4 ein entsprechendes Regelsignal zugeführt.

Die Wheatston′sche Brücke 17 besitzt zwei Eingangsklemmen E, mit denen sie an eine Stromquelle angeschlossen ist. Die Aus­ gangsklemmen A und B sind zweckmässig mit einer an sich bekann­ ten Fokussierschaltung 24 verbunden, die den Fokussiermotor M entsprechend steuert. Falls nämlich der Motor M ein Gleichstrom­ motor ist, lässt sich von den Klemmen A und B kein Absolutwert für die Lage der Bildebene I bzw. der dazu konjugierten Ebene der Oberfläche 10 der Schicht 11 ableiten. Deshalb wird es zweckmäs­ sig sein, einen Positionsgeber 25 für die Lage des Objektives 7 vorzusehen. Ein solcher Positionsgeber kann an sich beliebig ausgebildet sein und es soll nachstehend lediglich beispiels­ halber der in Fig. 1 dargestellte besprochen werden.

Dabei ist mit dem Objektiv in einer lediglich durch einen Dop­ pelstrich angedeuteten Weise - eine Platte 26 mit einem keil­ förmigen Ausschnitt 27 verbunden. Diese Platte 26 bewegt sich zusammen mit dem Objektiv 7 vor einer Schlitzblende 28, hinter der eine Lichtquelle 29 angeordnet ist. Daher wird im Bereiche der Platte 26 entsprechend dem Schlitze 30 der Schlitzblende 28 ein schlitzförmiger Lichtstrahl 30′ auftreten, dessen Lichtmenge je nach der Stellung der Keilblendenplatte 26 entsprechend ver­ mindert wird. Selbstverständlich ist der Positionsgeber 25 in explodierter Darstellung gezeigt, wobei die Platte 26 und die Schlitzblende 28 zweckmässig nahe aneinander liegen. Hinter der Platte 26 und der Schlitzblende 28 ist ein lichtelektrischer Wandler 31 angeordnet, dessen an seinen Ausgangsklemmen C, D auftretendes Ausgangssignal von der Stellung des Objektives 7 abhängig ist und der Auswerteeinrichtung 3 zugeführt wird. Diese ist von einem Rechner gebildet, der die aus Fig. 1 ersichtlichen Grössen a, b, c rechnerisch miteinander verbindet und daraus die Schichtdicke s der Schicht 11 ermittelt. Demnach ergibt sich s aus der Formel

s = a + b - c

wobei der Abstand der Vorrichtung 1 (die an einem Gestell orts­ fest oberhalb der Walze 9 gehalten wird) durch die Fokussierein­ richtung bzw. den Rechner 3 bestimmt wird, b der Abstand der Vorderfläche der induktiven Messeinrichtung 2 von der optischen Messeinrichtung 1 ist und a der gegebene Abstand der Vorderflä­ che des induktiven Sensors 2 von der Oberfläche 8 der Walze 9 ist.

Um diesen Abstand a zu bestimmen ist der induktive Sensor 2 über einen Messsignalumformer 32 mit dem Rechner 3 verbunden. An des­ sen Ausgangsklemme O erscheint dann ein Signal, das entweder einer Anzeigeeinrichtung und/oder einer Regelungseinrichtung für den Walzenspalt zwischen zwei benachbarten Walzen zugeführt wird.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, in dem Teile glei­ cher Funktion dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 besitzen, Teile ähnlicher Funktion dieselben, jedoch mit einer Hunderter­ ziffer versehenen Bezugszeichen.

Während die Ausführung nach Fig. 1 eine Innenmessung zeigt, in der der optische Empfänger 14 hinter dem Objektiv 7 angeordnet ist und zweckmässig das Teilungsprisma 12 zur Bildung eines etwa kreuzförmigen Strahlenganges sowohl zur Ausspiegelung eines re­ flektierten Strahles zum Empfänger 14 als auch zum Ausspiegeln eines Teiles des von der Lichtquelle 4 kommenden Lichtes zum lichtelektrischen Wandler 20 benutzt wird, ist in Fig. 2 eine Aussenmessung veranschaulicht.

Zu diesem Zwecke ist ein lichtelektrischer Empfänger 114, vor­ zugsweise hinter einer Sammellinsenkonstruktion 33, im Bereiche des Objektives 7, z.B. rund um die Linsenfassung angeordnet. Es ist ersichtlich, dass dadurch bewegliche Verbindungsleitungen 34 zu Klemmen A′, B′ vorgesehen sein müssen, die zweckmässig mit dem Rechner 103 verbunden sind, der hier auch die Funktion des Fokus­ sierregelkreises 24 (Fig. 1) übernimmt. Der Motor M′ ist mit seinen Klemmen F, G an gleichnamige Ausgangsklemmen des Rechners 103 angeschlossen. Auf diese Weise wird eine rein digitale Steu­ erung verwirklicht, wobei die Verwendung eines Schrittmotors M′ den Vorteil einer grösseren Genauigkeit hat, weil eine allfällige Differenz nur in der Grössenordnung eines Impulses liegen kann.

Bei der gezeigten Anordnung des lichtelektrischen Wandlers 114 an der Fassung des bewegten Objektives 7 wird mit der Bewegung dieses Objektives gleichzeitig die Lage der Bildebene der vor dem Wandler 114 gelegenen optischen Sammellinsenkonstruktion 33 abgetastet, die zweckmässig auf das Objektiv 7 entsprechend abge­ stimmt ist.

Vorzugsweise wird als Lichtempfänger 14 (Fig. 1) bzw. 114 ein solcher mit nichtlinearer Charakteristik verwendet, wie sie Fig. 3 veranschaulicht. Dabei ergibt sich während der Fokussier­ bewegung des Objektives 7 eine Spannungskurve K, die im Augen­ blick der grössten Schärfe des auf den Empfänger 14 bzw. 114 auftreffenden Bildes eine deutliche Spannungsspitze S zeigt. Durch eine Spitzenerkennungsschaltung, z.B. mit einem Schwell­ wertschalter, kann das Auftreten dieser Spitze S erkannt und als Nachweis für die Erreichung einer fokussierten Bildlage be­ nutzt werden.

Bei der dargestellten digitalen Schaltung besteht allerdings bei anderer Anordnung des lichtelektrischen Wandlers das Problem, dass nach dem Ausschalten eines Hauptschalters H der Rechner 103 aufgrund der Flüchtigkeit seiner Speicher die jeweilige Ausgangs­ lage des Objektives 7 nicht mehr kennt. Für derartige Fälle, ins­ besondere bei Innenmessung entsprechend Fig. 1 ist es vorteilhaft, den Rechner 103 mit einem Programmspeicher 35 zu versehen, der beim neuerlichen Schliessen des Hauptschalters H ein vorbestimm­ tes Programm ablaufen lässt. Dieses Programm setzt voraus, dass an eine Klemme L des Rechners 103 der serielle Ausgang L eines Zählers N angeschlossen ist, dessen Steuereingang über eine Lei­ tung 36 mit einem Ausgang des Rechners 103 verbunden ist.

Beim Einschalten des Hauptschalters H werden über die Ausgangs­ klemmen F, G des Rechners 103 dem Schrittmotor M′ Impulse in einer derartigen Form zugeführt, dass das Objektiv 7 nach oben bewegt wird. Sobald das Objektiv 7 eine Endlage erreicht hat, wird ein Schalter 37 geschlossen. Während dieser Zeit wurden die vom Motor bis zum Erreichen der Endlage ausgeführten Impuls­ schritte im Zähler N gezählt, der über die Leitung 36 gestartet wurde. Dieses Zählergebnis entspricht aber auch der Ausgangs­ stellung, die das Objektiv 7 vorher einnahm, wobei das Programm des Speichers 35 gegebenenfalls so beschaffen sein kann, dass nach dem Schliessen des Schalters 37 der Schrittmotor M′ nun in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, bis die Ausgangs­ lage wieder erreicht ist (Zählerstand 0 im Zähler N). Jedenfalls kann auf diese Weise die jeweilige Ausgangslage bestimmt werden, wobei es sich versteht, dass der Programmspeicher 35 ein nicht­ flüchtiger Speicher sein muss.

Im Rahmen der Erfindung könnte statt eines Teleobjektives bei­ spielsweise auch ein Mikroobjektiv Verwendung finden, das be­ kanntlich ebenfalls für Fokusänderungen sehr empfindlich ist, doch müsste ein solches näher an der zu messenden Schicht ange­ ordnet sein, womit die Verschmutzungsgefahr grösser wird. An Stelle der dargestellten Fokussieranordnung kann auch jede be­ liebige, besonders aus dem Kamerabau bekannte, verwendet werden, um die Lage der Bildebene I (Fig. 1) zu ermitteln.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Bestimmen der Schichtdicke, insbesondere von fliessfähigem, z.B. pastösem, zu verarbeitendem Gut auf einer Walze eines Walzwerkes, mit zumindest zwei berührungslosen Mess­ einrichtungen, wobei eine auf elektrischem Wege die Entfernung zur Walzenoberfläche misst und eine weitere die Entfernung zur Oberfläche des zu verarbeitenden Gutes, und über eine Rechen­ schaltung die Differenz der beiden Messungen und damit die Schichtdicke errechenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Entfernung von der Oberfläche (10) des zu verarbeitenden Gutes eine mit elektro­ magnetischen Strahlen arbeitende Messeinrichtung mit Objektiv (7) vorgesehen ist, deren zur Oberfläche des Gutes benachbarte Strahlenachse (A) im wesentlichen auf die Radiale zur Walze (9) gerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messeinrichtung eine Lichtquelle (4), insbeson­ dere einen Laser, z.B. Halbleiterlaser, aufweist, die auf die Oberfläche (10) des zu verarbeitenden Gutes gerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang zwischen Lichtquelle (4) und der Oberfläche (10) des zu verarbeitenden Gutes ein optisches Aufweitsystem (5) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die elektrisch den Abstand zur Walzenoberfläche messende Messeinrichtung in an sich bekannter Weise als induk­ tive Messsonde (2) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass das Objektiv (7) ein Teleobjektiv ist, dessen Bildwin­ kel (⌀) unter 30°, vorzugsweise unter 25°, insbesondere unter 20°, liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Teleobjektiv eine Brennweite von wenigstens 40 mm, z.B. von etwa 100 mm, aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (7) über einen Fokussieran­ trieb (18) fokussierbar ist, wobei vorzugsweise eine an sich be­ kannte Fokussieranordnung zum Ermitteln der Lage der Bildebene vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Fokussierantrieb ein Schrittmotor (M′) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (7) über ein beim Einschalten des Stromes trig­ gerbares Programmwerk (35) in eine Endstellung bringbar ist, wobei über einen Zähler (N) die Ausgangslage des Objektives er­ mittelbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechneranschaltung (3, 103) mit einem Programmspeicher (35) vorgesehen ist, wobei der, insbesondere serielle, Ausgang (1) eines Zählers (N) an die Rechenschaltung (103) angeschlossen ist und sein Steuereingang (36) mit einem Ausgang des Rechners (103) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, dass der Endstellung ein Endschalter (37) zugeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandleranordnung (15, 16) für das von der Oberfläche (10) reflektierte Licht, gesehen in Richtung des reflektierten Lichtes, hinter dem Objektiv (7) liegt, vorzugs­ weise das reflektierte Licht über eine teilweise reflektierende Fläche, z.B. eine Prismenfläche (13) ausspiegelbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (4) mit einem Stabilisa­ tionskreis (19) für ihre Lichtstärke verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Lichtquelle (4) ausgestrahlte Licht zumindest teilweise und/oder zumindest zeitweise, insbesondere über eine teilweise reflektierende Fläche (13) einer weiteren Messeinrich­ tung mit wenigstens einem lichtelektrischen Wandler (20) zuführ­ bar ist, welcher über eine Vergleichsschaltung (21) mit der An­ steuerschaltung (23) für die Strahlungsstärke der Lichtquelle (4) verbunden ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 14, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine einzige teilreflektierende Fläche (13) sowohl zur Zuführung von Licht zur Wandleranordnung (15, 16) wie dem weiteren lichtelektrischen Wandler (20) vorgesehen ist, wobei ein etwa kreuzförmiger Strahlenverlauf erzielbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich­ net, dass die Vergleichsschaltung (21) mit einem, insbesondere regelbaren Sollwertgeber (22) verbunden ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (7) mit einem Positionsgeber (25) für die Lage des Objektives verbunden ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenschaltung zur Errechnung der Schichtdicke (s) aus s = a + b - causgebildet ist, wobei

• a der Abstand der Walzenoberfläche zur auf elektrischem Wege messenden Messeinrichtung,
• b der Abstand zwischen den beiden Messeinrichtungen, und
• c der Abstand von der Oberfläche der Schicht zur optischen Messeinrichtung ist.