DE4439972C2 - Vorrichtung zur Messung von Materialeigenschaften eines flächenhaften Meßgutes - Google Patents
Vorrichtung zur Messung von Materialeigenschaften eines flächenhaften MeßgutesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vor
richtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 3 843 890
bekannt, bei der ein Abtaststrahl über ein
Kalibrierfilter geführt wird, bevor er das eigentliche
Meßgut abtastet.
Die US-PS 5 073 712 zeigt ferner eine derartige
Meßvorrichtung, bei der zu beiden Seiten des Meßgutes
Kompensationsmuster und in einem feststehenden Gehäuse,
in dem ein Abtastspiegel rotiert, zwei Kalibriermuster
angeordnet sind. Durch die Erfassung von jeweils zwei
Kompensations- und Kalibriersignalen kann jeweils eine
Mittelung der Signale vorgenommen werden.
Während dieser Stand der Technik einen feststehenden
Abtastkopf benutzt, wobei ein in dem Kopf rotierender
Spiegel den durch eine Quelle erzeugten Lichtstrahl über
die Bahn des Meßgutes zieht und Sensoren das Reflexlicht
erfassen, sind andererseits Meßanordnungen bekannt, bei
denen ein Meßwagen quer zu dem flächenhaften Meßgut
bewegt wird. Hierbei kann in einer Transmissionsmessung
das Meßgut durch eine Quelle mit Infrarotstrahlung oder
radioaktiver Strahlung durchstrahlt und über einen
Detektor auf der anderen Seite des Meßgutes die Strahlung
empfangen werden. Die Strahlungsquelle und der Detektor
befinden sich jeweils in einer oberen und unteren Hälfte
des Meßwagens, wobei sich das flächenhafte Meßgut
zwischen beiden Teilen des Meßwagens erstreckt. Bei einer
Remissionsmessung befinden sich Quelle und Detektor in
einem Meßkopf auf einer Seite des Meßgutes.
Auch bei diesem Stand der Technik mit einem quer zu dem
bewegten flächenhaften Meßgut beweglichen Meßwagen ist es
bekannt, eine Kalibrierung bzw. Standardisierung der
Messung vorzunehmen. So kann man ein Testmuster mit
bekannten Materialeigenschaften seitlich von dem bewegten
Meßgut stationär anordnen und mit der Meßeinrichtung
vermessen. Ferner zeigt die EP 0 195 168 ein System, bei
dem Kalibriermuster auf einer rotierenden Scheibe in den
Weg zwischen Strahlungsdetektor und Strahlungsquelle
gebracht werden können, wenn sich der Meßwagen seitlich
von dem flächenhaften Meßgut befindet. Ähnliche Kalibriereinrichtungen zeigen die US-PS 3 864 573 und
die US-PS 3 955 086.
Durch die Korrelation der bekannten Materialeigenschaften mit den
Detektorsignalen können Kalibrierparameter bestimmt
werden. Mit solchen Kalibrierparametern und einem
zugehörigen Meßmodell ist es möglich, die
Materialeigenschaften eines unbekannten Musters zu
bestimmen. Da diese Grundkalibrierung aufwendig ist und
nur von entsprechend geschultem Personal durchgeführt
werden kann, wird die Meßeinrichtung im Dauerbetrieb in
regelmäßigen Zeitabständen standardisiert. Dabei wird
ohne Meßgut die Stärke der Strahlung bei offener Blende
vermessen und zusätzlich wird bei geschlossener Blende
ein Nullabgleich durchgeführt. Dieses Verfahren ist als
Zweipunktstandardisierung bekannt. Dies ermöglicht es
beispielsweise, das Absinken der Aktivität einer
radioaktiven Quelle auf Grund ihrer Halbwertszeit zu
kompensieren sowie die Messung unempfindlich gegen
Langzeitdriften in der Elektronik zu machen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, den Aufbau der Vorrichtung
für eine Kalibrierung und Standardisierung wesentlich zu
vereinfachen. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den
kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung sei im
folgenden ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 den grundlegenden Aufbau der
erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 das in Fig. 1 verwendete Kalibrier- und
Standardisierband; und
Fig. 3 Die Auswerte- und Steuereinrichtung für
die Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Gemäß Fig. 1 bewegt sich ein flächenhaftes Meßgut 10,
insbesondere eine Papierbahn senkrecht zur Zeichenebene.
Ein über dem Meßgut angeordneter oberer Meßwagen 12
enthält eine Quelle 14 zur Abgabe beispielsweise einer
radioaktiven Strahlung oder einer Infrarotstrahlung,
wobei eine Blende 16 den auf das Meßgut 10 gelangenden
Strahl begrenzt.
Ein unter dem Meßgut 10 angeordneter und synchron mit dem
oberen Meßwagen 12 bewegter unterer Meßwagen 18 enthält
einen oder mehrere Detektoren 20 für den Empfang der
durch das Meßgut 10 beeinflußten Strahlung. Die
Empfangssignale werden nach Verstärkung in einem
Verstärker 22 einer hier nicht dargestellten Auswerte
schaltung zugeführt.
Zwischen dem Detektor 20 und dem Meßgut 10 ist parallel
zu dem Meßgut 10 ein Band 24 geführt, das in seiner
näheren Ausgestaltung in Fig. 2 dargestellt ist. Das Band
24 ist über vier in den vier Eckpunkten eines Rechtecks
angeordnete Umlenkrollen 26, 26′, 26′′ und 26′′′ geführt,
wobei eine Umlenkrolle 26 über einen Motor 28 und eine
Antriebsverbindung 30 antreibbar ist. Ein Positionssensor
32 erfaßt die jeweilige Stellung des Bandes.
Es versteht sich, daß anstelle des hier gezeigten
endlosen Bandes 24 auch ein Band verwendet werden kann,
das auf zwei Rollen aufgewickelt ist und durch einen
reversierbaren Antrieb der Rolle(n) auf- und abgespult
werden kann.
Gemäß Fig. 2 ist das Band 24 mit einem rechteckförmigen
Fenster 34 und mit mehreren Kalibriermustern 36, 36′, 36′′
und 36′′′ versehen. Dem Fenster 34 und den Kalibrier
mustern 36-36′′′ sind Codierungen 38, 38′, 38′′, 38′′′ und
38 IV zugeordnet, die durch den Positionssensor 32
abgelesen werden können. Beispielsweise besteht die
Codierung aus lochförmigen Ausstanzungen, und der
Positionssensor 32 besteht aus einer Lichtquelle und
zugeordneten Lichtempfängern, mit denen die lochförmigen
Ausstanzungen erfaßt werden.
Im normalen Meßbetrieb befindet sich das Fenster 34
zwischen der Quelle 14 und dem Detektor 20. Wenn der
Meßwagen 12, 18 seitlich über das Meßgut 10 hinausbewegt
ist, so kann eine Überprüfung des Kalibrierstatus
erfolgen, indem Messungen mit den Kalibriermustern 36-36 IV
durchgeführt werden. Dazu wird ein durch seine
Codierung 38-38 IV gekennzeichnetes Kalibriermuster
zwischen Quelle 14 und Detektor 20 bewegt. Ein Vergleich
der in einem Meßmodellrechner gespeicherten Sollmeßwerte
der Kalibriermuster mit den aktuellen Meßwerten der
Materialeigenschaften der Kalibriermuster liefert den
Kalibrierzustand der Meßeinrichtung. Treten zu große
Abweichungen zwischen den gespeicherten und den aktuellen
Meßwerten auf, so kann zum Einen eine neue Zweipunkt
standardisierung durchgeführt werden, indem außerhalb des
Meßgutes einmal das Fenster 34 zwischen die Quelle und
Detektor 20 bewegt wird zur Messung der maximalen
Intensität der Quelle 20 und sodann ein Teil des Bandes
24, der die Quelle 14 abschattet, dazwischenbewegt wird
zur Messung des Dunkelzustandes des Detektors 20. Analog
hierzu kann man auch die Blende 16 verschließen. Treten
trotz der erfolgten Zweipunktstandardisierung weiterhin
zu große Abweichungen auf, so erfolgt zum Anderen eine
Alarmmeldung zur Reparatur der Meßeinrichtung auf der
Bedienstation 48.
Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild eine mit der
Vorrichtung gemäß Fig. 1 zusammenwirkende Auswerte- und
Steuereinrichtung. So werden die verstärkten
Detektorsignale einer Auswerteelektronik 40 zugeführt.
Eine Motor-Steuereinheit 42 vergleicht die durch den
Positionssensor 32 erfaßte Istposition des Bandes 24 mit
einer befohlenen Position des Bandes und bringt durch
Ansteuerung des Motors 28 das Band 24 in diese befohlene
Stellung. Eine Befehls- und Schnittstelleneinheit 44 ist
zwischen die Einheiten 40 und 42 und einen
Meßmodellrechner 46 geschaltet und kann auf die Quelle 14
Einfluß nehmen. Mit dem Meßmodellrechner 46 ist eine
Bedienstation 48 und ein Drucker 50 verbunden.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Bestimmung von Eigenschaften eines
flächenhaften Meßgutes (10) mit einer das Meßgut
bestrahlenden Strahlungsquelle (14) und einer die
durch das Meßgut beeinflußte Strahlung erfassenden
Detektoranordnung (20) und mit Kalibriermustern (36-36′′′),
die anstelle des Meßgutes zwischen Quelle und
Detektor gebracht werden können, um mit dem so
gebildeten Signal das Meßsignal zu kalibrieren,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kalibriermuster (36-36′′′) auf einem beweglichen
Band (24) angeordnet sind, das sich zwischen Quelle
(14) und Detektoranordnung (20) parallel zu dem
Meßgut (10) erstreckt, und daß das Band (24) mit
einem Fenster (34) versehen ist, durch welches das
Meßgut (10) erfaßt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Band (24) als ein
über Umlenkrollen (26-26′′′) geführtes Endlosband
ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Band (24) mit
Codierungen (38-38 IV) versehen ist, die von einem
Positionssensor (32) erfaßt werden, und daß eine
Umlenkrolle (26) von einer Antriebsvorrichtung
(28, 30) antreibbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden
Ansprüche, wobei die Strahlungsquelle (14) und die
Detektoranordnung (20) jeweils in zwei Teilen
(12, 18) eines Meßwagens angeordnet sind, der quer zu
dem bewegten Meßgut (10) verfahren wird, da
durch gekennzeichnet, daß das
Band (24) in einem Teil (18) des Meßwagens
angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Band (24) die
Detektoranordnung (20) umschlingt.
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