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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Identifikation einer beweglichen Werkstoffbahn. Bei dem
Verfahren wird ein Lichtstrahl mittels einer
Sendeeinrichtung auf die Werkstoffbahn gerichtet, wobei der
Lichtstrahl einen von der Fläche der zu identifizierenden
Werkstoffbahn reflektierten Lichtstrahl erzeugt und der
letztere Lichtstrahl mittels einer Empfängereinrichtung in
ein elektrisches Signal umgewandelt wird, auf dessen
Grundlage das Vorhandensein, die Qualität, der Zustand
und/oder die Position der Materialbahn identifiziert
wird/werden. Ein derartiges Verfahren ist aus der US 3 496
365 bekannt.
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In Papiermaschinen und dergleichen, bei welchen eine
fortlaufende Werkstoffbahn hergestellt oder angewendet
wird, ist es notwendig, das Vorhandensein der Werkstoffbahn
oder die Lage ihrer Kante in verschiedenen Prozeßstufen zu
identifizieren. Für diese Zwecke werden in der Regel
fotoelektrische Identifikationseinrichtungen verwendet. Die
aus dem Stand der Technik bekannten
Identifikationseinrichtungen arbeiten gewöhnlicherweise
derart, daß die Lichtquelle und die Fotozelle an
gegenüberliegenden Seiten der zu überwachenden Bahn angeordnet
werden und ein Riß der Bahn und/oder ein Verstellen der
Kante zum Ergebnis hat, daß die Fotozelle den Lichtstrahl
empfängt und einen Impuls weiterleitet, was in einem Alarm
und möglicherweise in einem anderen Ablauf resultiert.
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Es sind auch verschiedene Identifikationseinrichtungen
bekannt, die auf einer ausgehend von dem zu überwachenden
Werkstoff stattfindenden Lichtreflexion und bei dieser
Reflexion auftretenden Änderungen basieren. Beispielhaft
für diese Einrichtungen sei auf das US-Patent Nr. 4 164 797
verwiesen, in welchem eine Einrichtung zur Identifikation
der Lage der Kante einer Werkstoffbahn beschrieben ist. Die
Einrichtung weist eine Lichtquelle und einen Lichtdetektor
auf. Die Lichtquelle dieser Einrichtung lenkt einen
Lichtpunkt zu dem Seitenbereich der zu überwachenden Bahn,
wobei die Position des Seitenbereiches überwacht wird und
auf der Grundlage von Änderungen ermittelt wird, die in der
Intensität des reflektierten Lichtes auftreten.
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Weitere Beispiele der aus dem Stand der Technik bekannten
Verfahren und Vorrichtungen zur Überwachung von Bahnen und
ähnlichen Gegenständen sind in der US 4 924 406, der GB 1
479 603, der EP 0 379 281 und der US 3 739 177 zu finden.
Die aus dem Stand der Technik bekannten fotoelektrischen
Einrichtungen zur Identifikation arbeiten nicht unter allen
Bedingungen passend. Vielmehr treten bei ihnen Störungen
auf, so daß sie eine permanente Überwachung, eine häufige
Kalibrierung und Reinigung benötigen. Beispielsweise
handelt es sich bei Papiermaschinen um eine
Betriebsumgebung, welche sehr hohe Anforderungen mit sich
bringen, und zwar aufgrund von Temperatur, Feuchtigkeit und
Verunreinigungen, welche bei den aus dem Stand der Technik
bekannten fotoelektrischen Identifikationseinrichtungen
eine Störung erzeugen. Mit steigenden Geschwindigkeiten von
Papiermaschinen haben diese Probleme weiter zugenommen.
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Beispielsweise verursacht ein falscher Riß-Alarm mit den
sich daraus ergebenden Arbeitsgängen in der Papiermaschine
einen Stillstand von zumindest etwa einer Stunde, da die
Wiederinbetriebnahme der Papiermaschine eine Anzahl von
Schritten erfordert, einschließlich dem Einwickeln der Bahn
durch die Maschine. Somit verursachen falsche oder
Fehlalarme dieser aus dem Stand der Technik bekannten
Einrichtungen beträchtliche wirtschaftliche Verluste und
eine Verringerung des Arbeitsgrades der Papiermaschine. Ein
spezielles Problem wird mittels der Einzelsiebzugbereiche
in den Trockenpartien von Papiermaschinen erzeugt, wobei
die Bahn mittels eines Trockensiebs permanent gestützt ist.
In einem solchen Fall ist es notwendig, mittels der
Identifikationseinrichtung die Bahn von dem Trockensieb
unterscheiden zu können, wobei eine Lichtquelle und eine
auf den gegenüberliegenden Seiten der Bahn und des Siebs
angeordneten Fotozelle nicht verwendbar sind. Vielmehr ist
es notwendig, das von dem zu untersuchenden Gegenstand
reflektierte Licht wieder zu klassifizieren abzulenken.
Überdies verursacht die Verschmutzung des Siebes und
Änderungen der Farbe und des Feuchtigkeitsanteil der zu
ermittelnden Papierbahn Änderungen in der Intensität des
reflektierten Lichtstrahls, wodurch die Identifikation
mittels der aus dem Stand der Technik bekannten
Einrichtungen unsicher gemacht wird.
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Der Arbeitsvorgang der aus dem Stand der Technik
bekannten Bahnidentifikationseinrichtungen wird auch durch
Hintergrundlicht und seinen Schwankungen, wie etwa sich aus
der Netzfrequenz ergebenden Schwingungen von
fluoreszierenden Lampen gestört. In der Umgebung einer
Papiermaschine besteht zudem eine beträchtliche Menge an
Infrarotstrahlung, gegenüber welcher die meisten Fotozellen
empfindlich sind, was auch eine Störung in der
fotoelektrischen Identifikationseinrichtung hervorruft.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein derart
neues Verfahren zur Identifikation der Gegenwart einer
beweglichen Werkstoffbahn und, in speziellen Fällen, auch
die Gegenwart oder die Lage der Kante einer Bahn zu
schaffen, das die vorhergehend diskutierten Nachteile im
wesentlichen vermeiden kann.
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Eine besondere Aufgabe der Erfindung ist es, ein
derartiges Verfahren zur Identifikation einer Bahn zu schaffen,
welche für eine Papiermaschine oder
Papierveredelungsmaschine geeignet ist, die in der
Arbeitsweise zuverlässiger als die aus dem Stand der
Technik bekannten Einrichtungen ist, so daß keine
Fehlalarme auftreten und andererseits echte Alarme nicht
ausgelassen werden, wobei es Zielsetzung ist, den
Arbeitsgrad der Papiermaschine zu steigern.
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Die weiteren Aufgaben und Zielsetzungen der Erfindungen
werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
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Hinsichtlich des Erreichens der vorhergehend genannten
Aufgaben ist die Erfindung hauptsächlich mittels der
kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 offenbart.
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Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung
findet ein mittels eines Mikroprozessors gesteuerter
vorteilhafter Arbeitsgang Anwendung. Als Licht zur
Identifikation wird vorteilhafterweise sichtbares Licht
angewendet, welches das Papier möglichst wenig durchdringt
und dessen Refektion von der Bahn und von dem Sieb
unterschiedlich ist; die Frequenz des Lichtes sollte von
dem Frequenzbereich des Spektrums einer fluoreszierenden
Röhre ausreichend weit weg sein. Ein Beispiel einer
geeigneten Wellenlänge des Lichtes ist λ = 670 nm.
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Eine erfindungsgemäße Identifikation kann
vorteilhafterweise bei einer Anzahl unterschiedlicher
Anwendungsgegenstände angewendet werden. Die Vorteile der
Erfindung werden mit speziellem Schwerpunkt bei
Papiermaschinen und Papierveredelungsmaschinen bei der
Anzeige des Vorhandenseins oder der Kante einer Papierbahn
ersichtlich, ausgenommen bei der Anzeige der Position des
Siebes oder des Papiers. Bei einer Papiermaschine sind die
typischen Anwendungsaufgaben der Erfindung das Überwachen
des Vorhandenseins der Papierbahn auf der Fläche eines
Trocknungssiebs oder einer Walze in der Papiermaschine, das
Überwachen der Position oder des Zustands der Papierbahn
und/oder der Siebkante in mehreren unterschiedlichen
Positionen oder das Überwachen des Vorhandenseins der
Papierbahn an freien Zügen der Bahn in einer
Papiermaschine.
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Außer Papiermaschinen sind verschiedene
Papierveredelungsmaschinen, wie etwa Kalander,
Beschichtungsvorrichtungen, Wickler und Schlitz-Wickler,
und Druckmaschinen vorteilhafte Anwendungsgebiete der
Erfindung.
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In einigen Fällen ist das erfindungsgemäße Verfahren
ebenso geeignet für die Anwendung in Prozessen außer in
Papiermaschinen, wie etwa beispielsweise in Prozessen,
welche verschiedene Werkstoffströmen herstellen oder
bearbeiten, wie etwa Kunststoffolien oder dergleichen.
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Nachstehend wird die Erfindung ausführlich in den, in den
Figuren der beigefügten Zeichnung veranschaulichten
beispielhaften Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben, wobei die Erfindung in keiner Weise auf die
Einzelheiten dieser Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Es
zeigen:
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Fig. 1 eine mittige Schnittansicht eines derartigen bei
der Erfindung verwendeten Meßkopfes, in Verbindung mit
welchem eine Platine aufgenommen ist;
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Fig. 2 ein Blockdiagramm einer in Fig. 1 gezeigten
Vorrichtung;
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Fig. 3 einen Meßkopf, zu welchem das Lichtsignal mittels
einer Faserleitung geleitet wird, wobei Fig. 3 gleichzeitig
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus Fig. 4 zeigt;
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Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B
aus Fig. 3;
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Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Identifikationssystems;
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Fig. 6A verschiedene Anordnungen eines
Identifikationsmeßkopfes in dem Former, einer Pressenpartie
und dem Initial-Ende der Trockenpartie in einer
Papiermaschine;
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Fig. 6B eine Weiterentwicklung der Fig. 6A von
alternative Lagen eines Meßkopfes in und nach dem entgültigen Ende
der Trockenpartie in einer Papiermaschine.
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Gemäß Fig. 1 hat der Meßkopf ein zylindrisches
Schutzgehäuse 11, an welchem ein ebenes Bodenteil 12
mittels Schrauben 12a angebracht worden ist. Innerhalb des
Gehäuses 11 befindet sich eine Platine 20, zu welcher durch
eine Einführung 14 eine Platine 13a geleitet ist. Mit der
Platine 20 ist ein Lichtsender 21, beispielsweise ein LED,
verbunden, der einen Lichtstrahl 11 durch eine Öffnung 16a
in dem Gehäuse 11 zu der Bahn W sendet, welche sich mit
einer Geschwindigkeit v bewegt und deren Vorhandensein und
Risse überwacht werden. Von dem mittels des Lichtstrahls I&sub1;
angestrahlten Punktbereich S wird ein Lichtstrahl I&sub2; zurück
zu dem Meßkopf 10 reflektiert, wobei der letztere
Lichtstrahl durch eine Öffnung 16b in dem Gehäuse an dem
Lichtempfänger 31, beispielsweise einer Lichtdiode, an die
Platine 20 übermittelt wird. Der Sender 21 empfängt seine
Steuerspannung über die Leitung 13a, mit der das
Spannungssignal des Lichtempfängers 31 zu dem
Identifikationssystem 30 geleitet wird. Wie in der Fig. 2
gezeigt, empfängt der Sender 21 seine regulierte Spannung
U&sub1; von der Spannungsquelle 23, wobei auf entsprechende
Weise die am Lichtempfänger 31 zum reflektierten Strahl I&sub2;
proportionale Ausgangsspannung U&sub2; durch die Einheiten 32
und 33 zu dem Identifikationssystem 30 geleitet wird,
dessen Funktionen mittels eines Mikroprozessors 40
gesteuert werden. Ein noch genauer veranschaulichtes
Ausführungsbeispiel des Betriebsaufbaus des Systems 30 wird
später hauptsächlich anhand der Fig. 5 ausführlich
beschrieben.
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In den Fig. 3 und 4 ist ein derartiges
Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem das
Lichtsignal I&sub1; mittels der Lichtleitung 13b unter
Verwendung eines Leitungsabschnitts 13b1 in das Gehäuseteil
11 des Meßkopfes 10 geleitet wird. Der Lichtstrahl I&sub1; wird
über die optischen Einrichtungen 15a und die Öffnung 16a
auf die zu überwachende Bahn W fokussiert, von dessen
Lichtpunkt S, von seinem Teil S&sub1;, ein Lichtstrahl I&sub2;
reflektiert wird, der mittels der optischen Einrichtungen
durch die Öffnung 16b aufgenommen und durch den
Lichtleitungsabschnitt 13b2 zu dem System 30 weitergeleitet
wird, welches einen Lichtsender 21 und einen Lichtempfänger
31 aufweist. Die Lichtleitung 13b wird über eine Einführung
14 in das System 30 geleitet. Die Linsen 15a und 15b sind
mittels eines Halters 18 in Verbindung mit dem Bodenflansch
12 mit dem Gehäuse verbunden. Um das Gehäuse sauber zu
halten, wird Druckluft durch Einführungsöffnungen 17 in das
Gehäuse 11 eingeleitet, welche Öffnungen ebenso in
Verbindung mit dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Meßkopf
vorgesehen sind, wobei die Luft durch die Linsen der
optischen Einrichtungen 15a, 15b und durch die Öffnungen
16a, 16b ausgestoßen wird, so daß die optischen
Einrichtungen und die Öffnungen 16a, 16b von
Papierzellstoff, Staub und anderen Verunreinigungen sauber
gehalten wird.
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Fig. 3 zeigt die Erfindung in einer Betriebsweise, bei
welcher die Lage der Kante WR der sich bei einer
Geschwindigkeit v bewegenden Bahn W ermittelt wird. Die
Bahn W bewegt gestützt sich auf dem Sieb F. Auf
entsprechende Weise ist es möglich, lediglich das Vorhandensein
der Bahn W und ihre Kanten überhaupt nicht zu überwachen.
Es ist auch möglich, die Lage der Kante FR des Siebes F
oder den Zustand des Seitenbereiches des Siebes zu
überwachen. Die Messung der Position der Kante WR der Bahn W
und/oder der Kante FR des Siebes F basiert darauf, daß
wechselseitige Verhältnisse der Abschnitte S&sub1; und S&sub2; des
Lichtpunktes S, der auf unterschiedliche Weisen
reflektiert, variieren und dadurch die Intensität des
reflektierten Strahls I&sub2; beeinflussen. Bei der Überwachung der
Kante FR des Siebes F befindet sich der Abschnitt S&sub2; des
Punktes S außerhalb der Bahn F, von welcher aus keine
Reflektion stattfindet.
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Fig. 5 zeigt ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des
Identifikationssystems 30. Das System 30 empfängt von dem
Lichtempfänger 31 des Meßkopfes 10 ein Spannungssignal U&sub2;,
welches proportional zum von der zu überwachenden Bahn W
reflektierten Lichtsignal I&sub2; ist. Das Signal U&sub2; wird dem
einen Verstärker 32 und einen Hochpaßfilter 33 aufweisenden
Signalverarbeitungsteil zugeleitet, durch das ein
Signalspektrum, welches größer als eine bestimmte
Grenzfrequenz ist, durch die Gatter-Schaltkreise 34 und
durch den Mikroprozessor 40a zu dem A/D-Wandler 39 geleitet
wird. Der Mikroprozessor ist mit einem Spannungsbezugswert
36, einem Voreinstellschaltkreis 37 und einer
Anzeige/Tastatur 38 verbunden. Mittels der Schaltkreise 34
werden von den in den Einheiten 32 und 33 verarbeiteten
Signalen aus dem Spannungssignal U&sub2; des Lichtempfängers 31
Momentwerte genommen, die zu dem A/D-Wandler 39 des
Mikroprozessors geleitet werden. Das Entnehmen von
Momentwerten in den Schaltkreisen 34 wird mittels des
Momentwert-Steuerschaltkreises 35 gesteuert, der mittels
des Mikroprozessors 40 gesteuert wird. Der Schalter 24 der
Einheit 25 wird ferner mittels des Schaltkreises 35
gesteuert, welcher Schalter mit Hilfe seiner Steuerspannung
U&sub0; den Lichtstrahl I&sub1; des Lichtsenders 21 des
elektronischen Systems 20 des Meßkopfes impulsförmig
ausgibt. Die Einheit 25 hat ferner eine einstellbare
Spannungsquelle 23, die mittels des Schaltkreises 43 zur
Regulierung der Lichtintensität gesteuert wird, so daß der
Lichtsender 21 eine geeignete Eingabespannung U&sub1; gemäß der
Steuerung des Systems und einer Intensität des
Identifikationsstrahls I&sub1; gemäß der Eingabespannung
empfängt.
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Mit dem Mikroprozessor 40 ist ein äußerer Prozessorbus 41
verbunden, der abermals mit Eingabe- und
Ausgabeschaltkreisen 43 verbunden ist. Über den Schaltkreis
42 werden die von dem System 30 herausgeleiteten Signale
CAUS bzw. COUT erhalten, wie etwa die Alarmsignale oder
Meßsignale, welche beispielsweise die Position der Bahn W
oder der Kante des Siebes F betreffen. Auf entsprechende
Weise werden von einem Außensystem, beispielsweise von dem
Prozeßrechner einer Papiermaschine, die für das System 30
notwendigen Steuersignale CEIN bzw. CIN erhalten. Die
Einheit 25 hat ferner eine Kraftquelle 27 und einen
Schaltkreis 26 mit seriellem Interface.
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Die Fig. 6A und 6B zeigen einige vorteilhafte Lagen eines
Meßkopfes 10 einer Papiermaschine. Es werden nicht
notwendigerweise alle Meßköpfe 10 aus den Fig. 6A und 6B
gleichzeitig benötigt. Gemäß der Fig. 6A ist ein Meßkopf 10
in der Position 1 angeordnet, um die Anordnung und/oder den
Zustand der Kante des Bahnbildungssiebes FF zu überwachen.
In der Position 2 ist nach der Mittelwalze KT in der
Pressenpartie ein Meßkopf 10 angeordnet, um das
Vorhandensein der Bahn W auf der Führungswalze JT1 zu
überwachen, woraufhin die Bahn W in den seperaten letzten
Kniff N in der Pressenpartie läuft. In der Position 3 ist
ein Meßkopf 10 nach dem letzten Kniff N angeordnet, um die
Papierbahn W auf der Fläche der Führungswalze JT2 zu
überwachen, woraufhin die Bahn W in die Trockenpartie
geleitet wird, in Verbindung mit deren Führungszylinder KS
ein Meßkopf 10 in der Position 4 die Bahn W überwacht. Der
gleiche Arbeitsvorgang findet in der Position 5 des
Meßkopfes 10 statt. In der Oberreihe hat die Trockenpartie
heizbare Trockenzylinder KS und in der unteren Reihe
Führungszylinder TS, über welche das Trockensieb F entlang
eines meanderförmigen Pfades geleitet wird, so daß die Bahn
W auf den Trockenzylindern KS unmittelbaren Kontakt mit den
beheizten Flächen der Trockenzylinder KS erreicht und die
Bahn auf den Führungszylindern TS auf der Außenseite ist.
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Die Fig. 6B, die eine Weiterführung der Fig. 6A ist, ist
in der Position 6 ein Meßkopf 10 angeordnet, um die
Papierbahn W auf der Fläche des Trockenzylinders KS zu
überwachen. Der Meßkopf 10 in der Position 7 hat eine
entsprechende Funktion. In der Fig. 6B sind Zylindergruppen
in der Trockenpartie Zylindergruppen, die mit Doppelsiebzug
versehen sind, wobei zwei Reihen von Trockenzylindern KS
vorhanden sind, eine Reihe über der anderen Reihe
angeordnet, sowie ein oberes Sieb FJ und ein unteres Sieb
FA derart angebracht ist, daß die Bahn W als ein freier Zug
WP zwischen den zylinderreihen verläuft. In der Position 8
überwacht der Meßkopf 10 die Papierbahn nach der
Trockenpartie in dem freien Spalt W&sub0;. Außer den in den Fig.
6A und 6B gezeigten Positionen ist die Erfindung auch in
verschiedenen Positionen in Papierveredelungsvorrichtungen
anwendbar.
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Obwohl vorhergehend die Erfindung ausdrücklich anhand von
Papiermaschinen und Papierveredelungsvorrichtungen
beschrieben worden ist, kann die Erfindung auch bei
weiteren entsprechenden Überwachungsfunktionen angewendet
werden, beispielsweise in Verbindung mit verschiedenen
Werkstoffbahnen, wie etwa Kunststoffbahnen oder
Papierbahnen, die sich in Druckmaschinen bewegen.
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Als Lichtquelle 21 werden beispielsweise überhelle LEDs
verwendet, die im Bereich von sichtbarem Licht
(beispielsweise λ = 670 nm) arbeiten. Licht wird mittels
des Prozessors 40 derart gesteuert moduliert, daß die Länge
eines Messungszykluses beispielsweise 1 ms und die Länge
eines Lichtimpulses 50 µs beträgt. Wenn bei der Messung des
Umgebungslichtes moduliertes Licht verwendet wird und wenn
programmierte Signalverarbeitung angewendet wird, ist die
Wirkung des Lichtes in der Umgebung auf die Messung
beseitigt. Besondere Aufmerksamkeit ist den
Frequenzbereichen von 50 Hz bis 60 Hz und ihren Vielfachen
geschenkt worden. Der Lichtpegel kann innerhalb eines
breiten Bereiches abhängig von der Betriebsweise entweder
mittels eines externen Befehls oder automatisch reguliert
werden. Es ist vorzuziehen, den von der Papierbahn W
empfangenen Signalpegel In durch Regulierung der Intensität
des ausgesendeten Lichtes I&sub1; unverändert zu halten. Die
Lichtquelle ist derart gewählt worden, daß, wenn das
optische System sauber ist, beispielsweise etwa 20 % der
verfügbaren Lichtkapazität sich in Anwendung befindet.
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Als ein Ergebnis der Vorbehandlung des Signals wird für
die Bearbeitung mittels des Mikroprozessors 40 ein Signal
empfangen, dessen Pegel proportional zur Menge von Licht
(I&sub2;) ist, welches aus dem Lichtimpuls des Senders 21
gesammelt wurde, und zwar mittels des optischen Systems von
der Fläche des zu überwachenden Gegenstandes W. Wenn die
Spiegelreflektionen in der Einbaustufe beseitigt sind, ist
der Signalpegel proportional zu dem Reflektionsvermögen,
d.h. beispielsweise zur Helligkeit, der zu überprüfenden
Fläche. Das Signal wird mit in dem System 30 festgesetzten
Bezugspegeln verglichen und auf der Grundlage dieser
Vergleichsergebnisse die Entscheidung "Bahn vorhanden" oder
"Bahn nicht vorhanden" getroffen. Aufgrund von Änderungen
in den Zuständen, beispielsweise Verunreinigung, muß das
System von Zeit zu Zeit kalibriert werden. Das Treffen der
Entscheidungen und die Kalibrierung findet abhängig von der
Betriebsweise der Vorrichtung auf unterschiedlichen Wegen
statt, von welchen es zwei gibt: 1. MANUELL-Betriebsweise
und 2. AUTO-Betriebsweise, welche nachstehend beschrieben
sind.
1. MANUELL-Betriebsweise
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In dieser Betriebsweise wird die Vorrichtung mittels
eines von außen gerichteten Befehls CEIN, beispielsweise
mittels einer äußeren Taste, kalibriert. Die Kalibrierung
wird durchgeführt, wenn die Bahn W vorhanden ist. Während
der Kalibrierung stellt die Vorrichtung den Signalpegel U&sub2;
des Empfängers 31 durch Ändern der Lichtkapazität des
Senders 21 auf seinen Stellwert. Ferner berechnet sie den
Bezugspegel des Entscheidungsvorganges in Übereinstimmung
mit dem Stellprozentwert und mit dem tatsächlichen
Signalpegel neu.
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In der MANUELL-Betriebsweise ist es zudem möglich, eine
Betriebsweise zu wählen, bei der die Vorrichtung die
vorhergehenden Kalibrierungs-Arbeitsvorgänge bei
voreingestellten Intervallen unabhängig durchführt, sofern es
interpretiert, daß die Bahn W vorhanden ist.
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Der Zweck der Kalibrierung ist es, die Schwächung des
Signales U&sub2; als ein Ergebnis von Verunreinigungen des
Messungskopfes auszugleichen und den Detektor für geänderte
Meßzustände anzupassen, beispielsweise für Papiere
unterschiedlicher Farbe.
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Die Entscheidung "Bahn vorhanden/nicht vorhanden" wird
auf der Grundlage des während der Kalibrierung berechneten
Bezugspegels getroffen, d.h., wenn der Signalpegel geringer
als der Bezugspegel ist, ist ein Bahnriß ermittelt. Die
Ausgabe CAUS besteht aus zwei Übertragungsausgaben "Bahn
vorhanden" und "Bahn nicht vorhanden", die wie bei
alternierenden Phasen arbeiten.
2. AUTO-Betriebsweise
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Bei dieser Betriebsweise ist keine separate
Kalibrierungsfolge vorhanden; vielmehr wird der Signalpegel
U&sub2; ständig unveränderbar gehalten, und zwar unabhängig
davon, ob die Bahn W vorhanden ist oder nicht. Bei der
AUTO-Betriebsweise werden zwei Bezugspegel verwendet, von
denen einer mittels eines voreingestellten Prozentanteils
unterhalb des Signalpegels und der andere entsprechend
überhalb dieses Signalpegels angeordnet ist. Die
Bezugspegel werden durch Filtern des augenblicklichen
Signalpegelwertes gebildet. Der Filterkoeffizient ist
einstellbar. Bei dieser Betriebsweise ermittelt die
Vorrichtung schnelle Änderungen des Signalpegels, jedoch
zeichnet sie den Absolutzustand "Papierbahn vorhanden/nicht
vorhanden" nicht auf. Wenn die Papierbahn W gerissen ist,
wird der Signalpegel schnell verringert. Von dieser
Situation ausgehend wird eine impulsgeformte "Papierbahn
nicht vorhanden"-Übertragungsausgabe erhalten. Die
Impulslänge wird mittels des voreingestellten
Filterkoeffizienten bestimmt. Die "Papierbahn vorhanden"-
Ausgabe wirkt auf entsprechende Weise, wenn die Papierbahn
weitergeleitet wird. In einem statischen Zustand "Bahn
vorhanden" oder "Bahn nicht vorhanden" sind beide
Übertragungsausgaben im Zustand AUS.
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Die Betriebsweise wird mittels eines auf dem
Elektroniksystemmodul angeordneten kleinen Brückendrahtes
gewählt. Für die weiteren Einstellungen, beispielsweise für
den Bezugspegel, hat das Elektrosystemmodul eine Anzeige 38
und einen Taster. Die Stellwerte werden in einem vor
Stromausfällen geschützten Speicher (EEPROM) gespeichert.
Meßvorrichtungen werden für das Einstellen der Vorrichtung
nicht benötigt. Beispielsweise ist der Signalpegel und der
Lichtintensitätswert auf der Anzeige 38 ersichtlich und
somit ebenso der Kode einer Fehlermeldung.
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Nachstehend sind die Bezugszeichen ohne Abmessungen
Beispiele, wobei diese innerhalb bestimmter Grenzen
variierbar sind. Die Stellwerte sind 0 bis 99, mit der Ausnahme
des Führungswertes 0 bis 255 des Signalpegels. Die
Bezugspegel werden in Prozentanteilen gegeben, wobei die
weiteren Werte entweder als Koeffizienten oder als ein
numerischer Wert entsprechend zu einem Teil des Meßsignals
unmittelbar gegeben werden.
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Nachdem die Vorrichtung mechanisch installiert worden
ist, kann mit ihrer Nutzung begonnen werden. Der
Vorrichtung wird ein Führungswert des Signalpegels gegeben,
beispielsweise innerhalb eines Bereiches von 0 bis 255,
welcher einer Spannung von 0 bis 5 V entspricht. In einer
Normal-Situation ist der Signalpegel bei etwa 100
eingestellt. Toleranzpegel, nämlich ± 5, werden für den
Signalpegel gegeben. Ein Bezugspegel wird als
Prozentanteil, beispielsweise 30 %, gegeben. Die
Filterkoeffizienten und die untere Signalmeldungsgrenze,
beispielsweise 06, sind gegeben.
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Die Kalibrierung wird wie folgt durchgeführt. Wenn sich
die zu überwachende Bahn W an dem Messungspunkt S befindet,
wird der Vorrichtung ein äußerer Kalibrierungsbefehl
gegeben. Die Vorrichtung versucht, die Spannung der Sender-
LEDs 21 derart einzustellen, daß der Empfänger eine
Lichtmenge empfängt, die dem voreingestellten Signalpegel
gleicht, wobei den Toleranzen, d.h. 95 bis 105,
Aufmerksamkeit geschenkt wird. Daraufhin berechnet die
Vorrichtung den Bezugspegel als einen gegebenen
Prozentwert, d.h., wenn der Meßwert 100 beträgt, ist der
Bezugspegel mit 70 um 30 % geringer als 100. Wenn die zu
überwachende Bahn W weniger Licht als der
Hintergrundwerkstoff reflektiert, wird ein Bezugspegel 2
auf einem dem Bezugspegel 1 entsprechenden Weg verwendet.
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Die Messung und die Entscheidung werden wie folgt
durchgeführt. Wenn die Messung vorgenommen wird, und
nachdem der Signalpegel nach der Kalibrierung stabilisiert
worden ist, beispielsweise bei 100, beginnt die innere Uhr
der Vorrichtung zu zählen. Nachdem die Bahn W
beispielsweise für zwei Stunden vorhanden gewesen ist,
führt die Vorrichtung eine automatische Kalibrierung durch,
sofern das Signal langsam unter 95 verringert worden ist
oder langsam über 105 (100 - 5 oder 100 + 5) gegangen ist.
Wenn sich das Signal in dem Bereich von 95 bis 105
befindet, wird keine Kalibrierung durchgeführt. Nach der
Kalibrierung berechnet die Vorrichtung neue Bezugspegel.
Wenn das Signal bis unterhalb des Bezugspegels verringert
ist und für die Zeitdauer der betrieblichen Verzögerung
unterhalb verbleibt, wird die Entscheidung getroffen,
wodurch versichert ist, daß die zu überwachende Bahn W
nicht mehr vorhanden ist. Das Meßsignal kann dadurch
stabilisiert werden, daß die Messung mit einem
Filterkoeffizienten mit dem Koeffizienten 1 durchgeführt
wird. Das Filtern findet beispielsweise mit Schritten von
20 ms statt. Wenn das Messungssignal bis zu einem Pegel
unterhalb der Meldegrenze eines Signals (06) gesenkt wird,
gibt das Elektroniksystem eine Fehlermeldung, wobei während
dieser Dauer die Vorrichtung permanent meldet, daß der zu
überwachende Werkstoff W bei dem Lichtpunkt S vorhanden
ist. Hierbei wird die Wirkung falscher Meldungen
verhindert. Das Senken des Signals kann folgende Gründe
haben: Die Lichtfasern sind beschädigt, der Empfänger ist
nicht betriebsbereit, Verunreinigungen oder Fremdpartikel
sind vor dem Lichtpunkt S, in welchem Falle die
Lichtstrahlen nicht zu dem Sender 31 reflektiert werden.
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Nachdem die Vorrichtung für eine längere Zeitdauer in
Betrieb gewesen ist, können die Fasern in dem Lichtkabel
13b altern, in welchem Falle die Lichtförderkapazität
gesenkt wird, oder die Faserenden verunreinigt sein, in
welchem Falle die Spannung U&sub1; der Sender-LEDs 21 erhöht
werden muß. Wenn die Spannung U&sub1; nicht weiter gesteigert
werden kann, wird ein Alarm gegeben, der meldet, daß sich
die Lichteinstellung bei dem Maximum befindet. Die
Vorrichtung arbeitet trotzdem normal. Wenn der Signalpegel
gesenkt wird, beispielsweise von 100 auf 80, wird auf
entsprechende Weise der Bezugspegel von 70 auf 56
verringert.
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Nachstehend werden die Patentansprüche offenbart und
können die verschiedenen Einzelheiten der Erfindung eine
Abwandlung innerhalb des in den Ansprüchen definierten
Bereichs der erfinderischen Idee aufzeigen und sich von den
vorhergehenden Einzelheiten lediglich beispielhaft
unterscheiden.