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Title:
DEVICE AND METHOD FOR MEASURING THE WIDTH AND THICKNESS OF A FLAT OBJECT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/177369
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device serving for the combined measurement of the width and thickness of a flat object, in particular a plate, a belt, or a web. The device comprises a measurement apparatus which has at least one contactless sensor, which is for width measurement on the object and which is movable crosswise to the longitudinal direction or conveying direction of the object. According to the invention, on the opposite side of the object, there is a second sensor opposite the first sensor which, together with the first sensor, serves for thickness measurement on the object, wherein the two sensors can travel above and below the object, that is, on opposite sides of the object.

Inventors:
SONNTAG ACHIM (DE)
FUELLMEIER HERBERT (DE)
KIRSCHNER GERHARD (DE)
Application Number:
PCT/DE2016/200202
Publication Date:
November 10, 2016
Filing Date:
May 03, 2016
Export Citation:
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Assignee:
MICRO-EPSILON MESSTECHNIK GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
G01B21/06; G01B11/04; G01B11/06; G01B21/08
Domestic Patent References:
WO2012139571A12012-10-18
WO2001088473A12001-11-22
WO1998014751A11998-04-09
Foreign References:
DE10013786A12001-10-11
US20120170059A12012-07-05
US6480802B12002-11-12
DE10060144A12002-06-13
DE3543852A11987-06-19
DE3900928C11990-06-21
DE4126921C21996-01-18
DE102006024761A12007-11-29
Attorney, Agent or Firm:
ULLRICH & NAUMANN (DE)
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Claims:
A n s p r ü c h e

1. Vorrichtung zur kombinierten Messung der Breite und der Dicke eines flächigen Objekts, insbesondere eines Blechs, eines Bands oder einer Bahn, mit einer Messeinrichtung, die mindestens einen ersten berührungslos arbeitenden Sensor zur Breitenmessung an dem Objekt umfasst, der quer zur Längsrichtung oder Förderrichtung des Objekts bewegbar ist, und die auf der gegenüberliegenden Seite des Objekts einen dem ersten Sensor gegenüberliegenden zweiten Sensor umfasst, der gemeinsam mit dem ersten Sensor zur Dickenmessung an dem Objekt dient, wobei die beiden Sensoren oberhalb und unterhalb des Objekts, d.h. auf gegenüberliegenden Seiten des Objekts, verfahrbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren als optische Sensoren, insbesondere als Lasersensoren bzw. Laserprofilsensoren oder Laserscanner ausgeführt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensoren in ihrer Bewegung vorzugsweise mechanisch gekoppelt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensoren entlang einer Traverse oder dgl., vorzugsweise auf einem Schlitten, gemeinsam oberhalb und unterhalb des Objekts, zu den Randbereichen bzw. Kanten des Objekts, über das Objekt hinweg und bis zu den gegenüberliegenden Randbereichen bzw. Kanten und zurück verfahrbar sind, wobei das Anfahren und Ermitteln der Randkoordinaten des Objekts zur Breitenmessung und das Überfahren des Objekts zur Dickenmessung dient.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung mindestens einen dritten berührungslos arbeitenden

Sensor umfasst, vorzugsweise ebenfalls einen optischen Sensor, insbesondere einen Lasersensor bzw. einen Laserprofilsensor oder Laserscanner, der gemeinsam mit dem ersten Sensor zur Breitenmessung dient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Sensor unabhängig von der ersten beiden Sensoren, vorzugsweise auf einem Schlitten mit eigenem Antrieb entlang einer der beiden Traversen oder dgl. verfahrbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Sensor auf dergleichen Traverse wie der erste Sensor läuft.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einem C- oder O-Rahmen zugeordnet ist, wobei die

Traversen Teil des Rahmens sein können.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung ein Kalibriernormal umfasst, an dem zur Kalibrierung der Sensoren/des Messsystems dienende Referenz-Messungen durchführbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation thermischer Ausdehnungen des Messsystems eine Referenzmarken enthaltende Lehre, beispielsweise ein Lineal, mit möglichst geringer thermischer Ausdehnung vorgesehen ist, wobei die Referenzmarken als geometrische, optische und/oder magnetische Marken ausgeführt sein können, die entsprechend ihrer Beschaffenheit detektierbar sind, wobei die Positionen der Referenzmarken mit einem der Sensoren oder von einem weiteren Sensor während einer Kalibrierfahrt ermittelbar sind.

1 1. Verfahren zur kombinierten Messung der Breite und der Dicke eines flächigen Objekts, insbesondere eines Blechs, eines Bands oder einer Bahn, unter Anwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

wobei zwei in ihrer Bewegung gekoppelte, parallel zueinander verfahrbare Sensoren (Sensor 1 und Sensor 2) zur Dickenmessung und ein weiterer Sensor (Sensor 3), gemeinsam mit einem der ersten beiden Sensoren (Sensor 1 oder Sensor 2), zur Breitenmessung verwendet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensoren 1 und 2 mit einer vorgebbaren Messgeschwindigkeit, vorzugsweise kontinuierlich verfahren werden und dass Sensor 3 mit einer höheren Geschwindigkeit zur äußeren Kante des Objekts verfahren wird und dort anhält, bis die Sensoren 1 ,2 die erste Kante des Objekts erreicht haben.

13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere nebeneinander, vorzugsweise parallel zueinander laufende Bänder in Bezug auf Breite und Dicke vermessen werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor jeder Messung, in regelmäßigen Intervallen oder nach Bedarf eine Kalibrierung der Dickenmessung und/oder der Breitenmessung an einem Kalibriernormal durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation thermischer Ausdehnungen des Objekts, insbesondere des Bands, eine Referenzmarken enthaltende Lehre, beispielsweise ein Lineal, mit möglichst geringer thermischer Ausdehnung vorgesehen ist, wobei die Referenzmarken als geometrische, optische und/oder magnetische Marken ausgeführt sein können, die entsprechend ihrer Beschaffenheit detektiert werden, wobei die Positionen der Referenzmarken mit einem der Sensoren oder von einem weiteren Sensor während einer Kalibrierfahrt ermittelt werden.

Description:
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR MESSUNG DER BREITE UND DER DICKE EINES FLÄCHIGEN OBJEKTS

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kombinierten Messung der Breite und der Dicke eines flächigen Objekts, insbesondere eines Blechs, eines Bands oder einer Bahn. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur kombinierten Messung der Breite und der Dicke eines flächigen Objekts.

Grundsätzlich geht es hier um die Messung von Breite und Dicke beliebiger Objekte, wobei es sich bei den Objekten um stückgutförmige Objekte (z. B. Bleche) oder bahnförmige Objekte (z. B. Bänder) handeln kann. Die Messung erfolgt regelmäßig in einem Messspalt mit einer an einem Maschinenrahmen angebrachten Messmechanik bzw. Messeinrichtung, wobei die Messeinrichtung mindestens einen auf das Messobjekt gerichteten Positionssensor umfasst.

Gattungsbildende Vorrichtungen und Verfahren sind seit Jahren in den unterschiedlichsten Ausführungsformen aus der Praxis bekannt. So erfolgt die Breitenmessung von Bandmaterial mittel C- oder O-rahmenförmigen Messanordnungen, wobei die Messeinrichtung berührungslos arbeitende Sensoren umfasst.

Im Konkreten ist es bekannt, die Breitenmessung mit zwei Positionssensoren durchzuführen, die von beiden Seiten her auf die jeweilige Kante des Messobjekts messen. Aus der Differenzbildung der beiden Messwertsignale ergibt sich bei bekanntem Abstand der Wegmesssensoren zueinander die Breite des Objekts. Handelt es sich bei dem Objekt um Bandmaterial, kommen traversierende Messmethoden zum Einsatz, wobei die beiden Wegmesssensoren meist paarweise quer zur Transporteinrichtung bzw. Längsrichtung des Bandmaterials bewegt werden. Es werden gemäß DE 3 543 852 A1 oder DE 39 00 928 C1 optische Sensoren, gemäß DE 4 126 921 C2 induktive Sensoren oder gemäß DE 10 2006 024 761 A1 kontaktbehaftete Sensoren zur Abtastung verwendet.

Des Weiteren ist aus der Praxis die Dickenmessung hinlänglich bekannt. Lediglich beispielhaft sei dazu auf die WO 1998/014751 A1 verwiesen. Will man bei der Herstellung von bandförmigen Blechen oder Bahnen unterschiedlichster Materialien sowohl die Breite als auch die Dicke des Materials überwachen, ist es bislang erforderlich gewesen, zwei unterschiedliche Systeme und entsprechend unterschiedliche Messvorrichtungen zum Einsatz zu bringen, nämlich zum einen eine Vorrichtung zur Messung der Breite des Objekts und zum anderen eine Vorrichtung zur Messung der Dicke des Objekts. Dies ist konstruktiv/apparativ aufwändig und erfordert einen nicht unerheblichen Bauraum. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsbildenden Art und ein entsprechendes Verfahren derart auszugestalten, dass bei geringstmöglichem Bauraum und apparativem Aufwand eine kombinierte Messung von Breite und Dicke an Objekten möglich ist. Voranstehende Aufgabe ist in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach umfasst die Vorrichtung mindestens einen ersten berührungslos arbeitenden Sensor zur Breitenmessung an dem jeweiligen Objekt. Der Sensor ist quer zur Längsrichtung oder Förderrichtung des Objekts bewegbar. Auf der gegenüberliegenden Seite des Objekts ist ein dem ersten Sensor gegenüberliegender zweiter Sensor vorgesehen, der gemeinsam mit dem ersten Sensor zur herkömmlichen Dickenmessung an dem Objekt dient. Die beiden Sensoren sind oberhalb und unterhalb des Objekts auf gegenüberliegenden Seiten verfahrbar. Neben stückgutförmigen Objekten kann es sich bei dem„Target" um Bänder oder Bahnen handeln, beispielsweise um Kunststoffbahnen, Metallbänder, Papierbahnen, aber auch um Vliese, etc.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 ist die Breitenmessung mit der Dickenmessung kombiniert, wobei einer von mindestens zwei Sensoren an beiden Messungen beteiligt ist. Erfindungsgemäß ist somit die Messung von Breite und Dicke in einer einzigen Vorrichtung kombiniert, so dass ein geringstmöglicher apparativer Aufwand erforderlich ist. Die Verarbeitung der Messdaten sowie zugrundeliegende Algorithmen entsprechen den bislang zum Einsatz kommenden Verfahren unter Nutzung berührungslos arbeitender Sensoren, so dass auf eine diesbezügliche Erläuterung verzichtet werden kann.

In ganz besonders vorteilhafter Weise sind die zum Einsatz kommenden Sensoren als optische Sensoren ausgeführt, wobei es sich dabei um Lasersensoren bzw. Laserprofilsensoren oder Laserscanner handeln kann. Mit den Laserprofilsensoren wird die Breite des Objekts, beispielsweise eines oder mehrerer nebeneinander liegender/laufender Bänder, gemessen, wobei jeder der beiden Sensoren eine Kante des zu messenden Bandes detektiert. Die Laserlinie ist dabei quer zur Kante des Bandes angeordnet. Damit die Breitenmessung bei Bandmaterial unterschiedlicher Breite erfolgen kann, sind die Laserprofilsensoren in weiter vorteilhafter Weise auf Sensorschlitten befestigt, die auf einer Führung bzw. Traversiereinheit sitzen. Entsprechend lassen sich die Laserprofilsensoren quer zur Bandrichtung entsprechend der Länge der Traverse bewegen.

In weiter vorteilhafter Weise sind die beiden Sensoren in Ihrer Bewegung beispielsweise mechanisch gekoppelt, laufen demnach synchron. Andere Arten der Kopplung sind ebenso realisierbar.

Wie bereits zuvor ausgeführt, bewegen sich die beiden Sensoren entlang einer Traverse oder dergleichen, vorzugsweise auf einem Schlitten, gemeinsam oberhalb und unterhalb des Objekts zu den Randbereichen bzw. Kanten des Objekts, und zwar über das Objekt hinweg und bis zu dem gegenüberliegenden Randbereich bzw. zu der Kante und zurück. Das Anfahren und Ermitteln der Randkoordinaten des Objekts dient zur Breitenmessung und das Überfahren des Objekts zur Dickenmessung. In vorteilhafter Weise umfasst die Messeinrichtung mindestens einen dritten berührungslos arbeitenden Sensor, vorzugsweise ebenfalls einen optischen Sensor, insbesondere einen Lasersensor bzw. einen Laserprofilsensor oder Laserscanner, der gemeinsam mit dem ersten Sensor zur Breitenmessung dient. Der dritte Sensor arbeitet unabhängig von den ersten beiden Sensoren und ist vorzugeweise auf einem Schlitten mit einem eigenen Antrieb entlang einer der beiden Traversen verfahrbar. In vorteilhafter Weise läuft der dritte Sensor auf der gleichen Traverse wie der erste Sensor. Es sei angemerkt, dass der Begriff „Traverse" schlechthin als Linearführung zu verstehen ist.

Die Messeinrichtung kann einem C- oder O-Rahmen zugeordnet sein, wobei wesentlich ist, dass die Sensoren entlang einer Traverse quer zur Förderrichtung des Objekts verfahrbar sind. Es ist von weiterem Vorteil, wenn die Messeinrichtung ein Kalibriernormal umfasst, an dem zur Kalibrierung der Sensoren/des Messsystems dienende Referenz- Messungen durchführbar sind. Somit ist eine integrale Kalibrierung der Messeinrichtung geschaffen. Es ist von weiterem Vorteil, wenn zur Kompensation thermischer Ausdehnungen des Objekts, insbesondere des Bands, eine Referenzmarken enthaltende Lehre, beispielsweise ein Lineal oder dergleichen, mit geringer oder überhaupt keiner thermischen Ausdehnung im relevanten Temperaturbereich vorgesehen ist. Die Referenzmarken können als geometrische, optische, elektrische und/oder magnetische Marken ausgeführt sein, die entsprechend ihrer Beschaffenheit detektierbar sind. Die Position der Referenzmarken kann mit einem der ohnehin vorhandenen Sensoren detektiert werden oder von einem weiteren Sensor während einer ggf. separaten Kalibierfahrt. Das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend dem nebengeordneten Anspruch 1 1 nutzt die erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei zwei in ihrer Bewegung gekoppelte, parallel zueinander verfahrbare Sensoren (Sensor 1 und Sensor 2) zur Dickenmessung und ein weiterer Sensor (Sensor 3), gemeinsam mit einem der ersten beiden Sensoren (Sensor 1 oder Sensor 2), zur Breitenmessung verwendet werden. Die beiden ersten Sensoren bewegen sich mit einer vorgebbaren Messgeschwindigkeit entlang der Traverse und werden vorzugsweise kontinuierlich verfahren. Der dritte Sensor bewegt sich mit einer höheren Geschwindigkeit zur äußeren Kante des Objekts, hält dort an bzw. verweilt dort solange, bis die ersten beiden Sensoren die erste Kante des Objekts erreicht haben.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann an einzelnen Objekten bzw. Bändern oder aber auch an parallel zueinander laufenden Bändern zur Vermessung von Breite und Dicke angewandt werden.

Außerdem ist es von Vorteil, wenn entweder vor jeder Messung oder in regelmäßigen Intervallen oder nach Bedarf eine Kalibrierung der Dickenmessung und/oder der Breitenmessung erfolgt, vorzugsweise an einem integralen Kalibriernormal, welches zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehört.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 1 1 nachgeordneten Ansprüchen und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung das Grundprinzip der differenziellen Breitenmessung und Kalibrierung, Fig. 2 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in einem ersten Schritt die Kalibrierung der Dicke (vertikaler Sensorabstand),

Fig. 3 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 2, in einem zweiten Schritt die Kalibrierung der Breite (horizontaler Sensorabstand), Fig. 4 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 2, in einem dritten Schritt die Detektion der Kanten, das heißt die Messung der Breite,

Fig. 5 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 2, in einem vierten Schritt die Dickenmessung,

Fig. 6 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei mehrere Bänder nebeneinander vermessen werden, mit einer Messeinrichtung entsprechend den Figuren 2 bis 5, in einem ersten Schritt die Kalibrierung der Dicke (vertikaler Sensorabstand),

Fig. 7 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem zweiten Schritt die Kalibrierung der Breite (horizontaler Sensorabstand),

Fig. 8 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem dritten Schritt die Detektion der Kanten (Messung der Breite),

Fig. 9 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem vierten Schritt die Dickenmessung, Positionierung des dritten Sensors auf die nächste Kante,

Fig. 10 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem fünften Schritt die Detektion der nächsten Kante - Breitenmessung,

Fig. 1 1 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem sechsten Schritt die Dickenmessung, Positionierung des dritten Sensors auf der nächsten Kante, Fig. 12 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem siebten Schritt die Detektion der nächsten Kante - Breitenmessung,

Fig. 13 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem achten Schritt die Dickenmessung, Positionierung des dritten Sensors auf der nächsten Kante,

Fig. 14 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem neunten Schritt die Detektion der nächsten Kante - Breitenmessung,

Fig. 15 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem zehnten Schritt die Dickenmessung,

Fig. 16 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem elften Schritt die Detektion der nächsten Kante - Breitenmessung,

Fig. 17 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem zwölften Schritt die Dickenmessung, Positionierung des dritten Sensors auf der nächsten Kante,

Fig. 18 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem dreizehnten Schritt die Detektion der nächsten Kante - Breitenmessung,

Fig. 19 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem vierzehnten Schritt die Dickenmessung, Positionierung des dritten Sensors auf der nächsten Kante,

Fig. 20 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem fünfzehnten Schritt die Detektion der nächsten Kante - Breitenmessung, Fig. 21 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem sechzehnten Schritt die Dickenmessung, Positionierung des dritten Sensors auf der nächsten Kante,

Fig. 22 in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung aus Fig. 6, in einem siebzehnten Schritt die Detektion der Kanten - Messung Breite, und Fig. 23 in einer schematischen Darstellung ein weiterers

Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der grundsätzlichen Vorkehrung einer Einrichtung zur Kompensation thermischer Ausdehnungen der Messeinrichtung. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht das Grundprinzip der differentiellen Breitenmessung und -Kalibrierung mit zwei Laserprofilsensoren (Laserscanner) 1 , 3. Mit diesen Sensoren 1 , 3 wird die Breite von einem oder mehreren Bändern 1 1 gemessen, wobei jeder der beiden Sensoren 1 , 3 eine Kante des zu messenden Bandes 1 1 detektiert. Die Laserlinie ist dabei quer zur Kante des Bandes 1 1 ausgerichtet. Damit die Breitenmessung bei Bandmaterial unterschiedlicher Breite erfolgen kann, sind die Sensoren 1 , 3 auf Sensorschlitten 4, 6 angebracht, die auf einer Traversiereinheit fahren, wodurch die Sensoren quer zur Bandrichtung bewegbar sind. Der Abstand wp der beiden Sensoren 1 , 3 wird in der Praxis mit Hilfe eines inkrementellen Messsystems erfasst. Dabei ist ein Offset wo zwischen dem Messwert der Sensoren 1 , 3 und dem inkrementell gemessenem Abstand aufgrund von Toleranzen etc. zu berücksichtigen, wobei das Vorzeichen der Messwerte von der Linienmitte zum Rahmen negativ und von der Linienmitte zum Traget positiv zu wählen ist. Dieser Offsetwert wird mit Hilfe eines Kalibriervorgangs ermittelt. Seien WMI und WM2 die Messwerte der beiden Sensoren 1 , 3 und WK die Breite des Kalibriernormals 9, so ergibt sich der Offset aus w 0= (w K + w M1 + w M2 ) - w P

Die Breite WA eines Targets bzw. Objekts 1 1 berechnet sich damit durch: V P + W 0 - l + 2 )

Für eine sehr präzise Bestimmung der Breite des Messobjektes ist es erforderlich, eine thermische Ausdehnung des inkrementellen Messsystems zu kompensieren. Dies wird später zu Fig. 23 erläutert werden.

Die Figuren 2 bis 5 zeigen in schematischen Ansichten das Grundprinzip der Erfindung, nach dem das erfindungsgemäße Verfahren mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeitet, und zwar am Beispiel eines Bands 1 1 als Objekt bzw. Target.

Die in den Figuren 2 bis 5 gezeigte Messeinrichtung umfasst einen ersten Sensor 1 , einen gegenüberliegenden zweiten Sensor 2 und einen von dem ersten Sensor 1 und dem zweiten Sensor 2 in der Bewegung unabhängigen dritten Sensor 3. Bei den Sensoren 1 , 2 und 3 handelt es sich um optische Sensoren, genauer gesagt um Laserprofilsensoren bzw. Laserscanner.

Die beiden gegenüberliegenden Sensoren 1 und 2 sind in ihrer Bewegung mechanisch gekoppelt, bewegen sich somit synchron. Der dritte Sensor 3 bewegt sich davon unabhängig.

Die Sensoren 1 und 2 sind jeweils einem Schlitten 4, 5 zugeordnet. Der dritten Sensor 3 ist einem Schlitten 6 zugeordnet. Die Schlitten 4, 5 und 6 mit den daran befestigten Sensoren 1 , 2 und 3 laufen entlang einer Führung bzw. Traverse 7, 8, wobei die Sensoren 1 und 3 entlang der oberen Traverse 7 und der Sensor 2 entlang der unteren Traverse 8 verfahrbar ist. Die Traversen 7, 8 sind Teil eines in Figuren nicht weiter gezeigten Rahmens.

Integraler Bestandteil der Vorrichtung ist ein Kalibiernormal 9 welches sowohl zur Kalibrierung der Sensoranordnung in Bezug auf die Dickenmessung als auch in Bezug auf die Breitenmessung bzw. die Ermittlung der Kanten dient. Zwischen den Traversen 7, 8, das heißt im Messspalt 10, läuft das Messobjekt, wobei es sich dabei im Konkreten um ein singuläres Band 1 1 handelt. Die Bewegungsrichtung des Bandes 1 1 ist in die Bildebene hinein gerichtet. Die Sensoren 1 , 2 und 3 bzw. die Schlitten 4, 5 und 6 bewegen sich quer zur Bewegungsrichtung des Bandes 1 1.

Figur 2 zeigt im Konkreten in einem ersten Schritt die Dickenkalibrierung anhand des Kalibriernormals 9, wobei der erste Sensor 1 und der zweite Sensor 2 in bekannter Weise gegeneinander messen und wobei sich das Kalibiernormal 9 zwischen den beiden einander fest zugeordneten Sensoren 1 , 2 befindet. Der dritte Sensor 3 hat im ersten Schritt keine Funktion.

Figur 3 zeigt im zweiten Schritt die Breitenkalibrierung, wobei der erste Sensor 1 und/oder der zweite Sensor 2 die linke Kante des Kalibriernormals 9 und der dritte Sensor 3 die rechte Kante des Kalibriernormals 9 detektieren.

Im dritten Schritt gemäß Figur 4 wird die Breite des Bandes 1 1 gemessen, wobei die in der Bewegung gekoppelten ersten und zweiten Sensoren 1 , 2 die linke Kante des Bands 1 1 und der dritte Sensor 3 die rechte Kante des Bands 1 1 detektieren.

Nach der Breitenmessung fahren der erste Sensor 1 und der zweite Sensor 2 (Sensorpaar 1 , 2) quer zur Bewegungsrichtung des Bandes 1 1 entlang der Breite des Bandes 1 1 nach rechts, um die Dicke des Bandes 1 1 über die gesamte Breite hinweg zu messen. Schritt vier ist in Figur 5 gezeigt. Erst nachdem das Sensorpaar 1 , 2 in die linke Ausgangsposition zurückgekehrt ist, kann die Breite entsprechend Schritt 3 gemäß Figur 4 erneut gemessen werden. Die Figuren 6 bis 22 zeigen im Rahmen eines weiteren Ausführungsbeispiels einen Spezialfall der Breitenmessung an mehreren parallelen Bändern 1 1 , wie sie beispielsweise bei Stahlbändern in sogenannten Spaltanlagen mit einer Längenteilschere aus einem ursprünglich breiten Einzel-Band geschnitten werden. Die Messungen der nebeneinander laufenden Bänder 1 1 erfolgt analog zu der voranstehenden Beschreibung.

Auch hier sind der erste Sensor 1 und der zweite Sensor 2 mechanisch gekoppelt, so dass diese ausschließlich parallel zueinander verfahrbar sind. Der dritte Sensor 3 läuft auf der gleichen Achse bzw. Traverse 7 wie der erste Sensor 1 , hat jedoch einen eigenen Antrieb und bewegt sich entsprechend unabhängig vom Sensor 1.

Die Sensoren 1 und 2 werden für die Dickenmessung genutzt. Die Sensoren 1 und 3 können gemeinsam die Breite Messen.

Außerdem werden die Sensoren 1 und 2 mit einer vorgebbaren, üblichen Messgeschwindigkeit bewegt, während der dritte Sensor 3 mit höherer Geschwindigkeit läuft. Die ersten und zweiten Sensoren 1 und 2 traversieren kontinuierlich, während Sensor 3 zu der jeweils äußeren Kante des Bandes 1 1 positioniert wird und dort so lange verweilt, bis das Sensorpaar 1 , 2 die erste Kante des Bandes detektiert, etc.

Die Figuren 6 bis 22 zeigen einzelne Schritte in der Abfolge der Messroutine, die sich aus dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben, wie folgt:

Gemäß Figur 6, Schritt eins, führt das Sensorpaar 1 , 2 (erster Sensor 1 und zweiter Sensor 2) die Kalibrierung für die Dickenmessung an einem Kalibriernormal 9 bekannter Dicke durch. Der Sensorabstand ist vertikal.

Figur 7 zeigt Schritt zwei, wonach der erste Sensor 1 und der dritte Sensor 3 die Kalibrierung für die Breitenmessung an einem Kalibriernormal 9 bekannter Breite durchführen. Der Sensorabstand ist horizontal. Figur 8 zeigt Schritt drei, wonach das Sensorpaar 1 , 2 langsam nach rechts fährt, so lange, bis der der erste Sensor 1 die linke Bandkante des ersten Bandes 1 1 detektieren kann. Es wird eine Breitenmessung durchgeführt. Unabhängig davon erfolgt mit dem Sensorpaar 1 , 2 die Dickenmessung. Figur 9 zeigt Schritt vier. Sobald das Sensorpaar 1 , 2 die linke Kante des ersten Bandes 1 1 überschritten hat, fährt der dritte Sensor 3 zur rechten Kante des zweiten Bandes und wartet dort auf die Kantendetektion, die das Sensorpaar 1 , 2 vornimmt. Das Sensorpaar 1 , 2 fährt weiter unverzögert nach rechts weiter und führt kontinuierlich die Dickenmessung am ersten Band 1 1 durch.

Figur 10 zeigt Schritt fünf. Findet das Sensorpaar 1 , 2 die erste Kante des zweiten Bandes 1 1 , wird gemeinsam mit dem dritten Sensor 3 eine Breitenmessung des zweiten Bandes 1 1 durchgeführt. Das Sensorpaar 1 , 2 traversiert unverzögert.

Figur 1 1 zeigt Schritt sechs. Sobald das Sensorpaar 1 , 2 keine Kante mehr findet, wird der dritte Sensor 3 auf die zweite Kante des dritten Bandes 1 1 positioniert. Das Sensorpaar 1 , 2 traversiert weiterhin unverzögert und führt die Dickenmessung durch.

Schritt sieben gemäß Figur 12 entspricht in der Abfolge Schritt 5 aus Figur 10. Schritt acht gemäß Figur 13 entspricht Schritt 6 aus Figur 1 1.

Schritt neun gemäß Figur 14 entspricht Schritt 7 aus Figur 12.

Figur 15 zeigt mit Schritt zehn die Dickenmessung. Das Sensorpaar 1 , 2 führt die Dickenmessung durch. Der dritte Sensor 3 kann abseits des Ausspalts positioniert werden, so dass das Sensorpaar 1 , 2 bis zum äußeren Rand des letzten Bandes bewegbar ist und entsprechend eine Dickenmessung durchführen kann.

Figur 16 zeigt Schritt elf, wonach das Sensorpaar 1 , 2 kontinuierlich nach links bewegt wird. Entsprechend wird von dem Sensorpaar 1 , 2 kontinuierlich eine Dickenmessung durchgeführt. Es folgt der gleiche Ablauf, wie bei der Bewegung nach rechts. Der dritte Sensor 3 folgt dem Sensorpaar 1 , 2. Sobald das Sensorpaar 1 , 2 keine Kante mehr findet, wird der dritte Sensor 3 zur nächsten Bandkante verfahren. Solange die Sensoren 1 und 2 eine Kante finden, wird die Breitenmessung durchgeführt. Der Ablauf entsprechend der Schritte elf bis siebzehn findet sich in den Figuren 16 bis 22, nämlich die Detektion der jeweils nächsten Kante, die Dickenmessung und die Breitenmessung, in einer Abfolge entsprechend der Anzahl der Bänder 1 1 .

Figur 23 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrich- tung, wonach eine besondere Temperaturkompensation vorgesehen ist.

In ein Lineal 12 aus einem Material mit möglichst geringer thermischer Ausdehnung, beispielsweise aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) oder glas-keramischem Werkstoff (Zerodur®), dessen Temperaturausdehnung zu vernachlässigen ist, sind Referenzmarken eingelassen. Die Marken können mit einem weiteren Sensor 14, der auf dem Sensorschlitten 4 und/oder 6 der Traversiereinheit 7 angeordnet ist, erfasst werden.

In einem Kalibriervorgang bei einer Referenztemperatur , beispielsweise bei Raumtemperatur (z. B. 20°C), wird jede Marke i (i= 1 ... n) einer Position Mpi (to) auf dem inkrementellen Messsystem zugeordnet. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass in einer Kalibrierfahrt zum Zeitpunkt tO der Sensorschlitten über die Breite verfahren wird und dabei die Positionen der Referenzmarken 13 mit dem weiteren Sensor 14 erfasst und in einem Speicher abgelegt werden. Die Kalibrierung des Abstandes der Referenzmarken könnte auch im Labor erfolgen, indem bei bekannten Umgebungsbedingungen (Raumtemperatur TO) der Abstand der Referenzmarken auf dem Lineal mit einem unabhängigen Messmittel (Abstandssensor, Massstab etc.) gemessen und gespeichert wird. Im späteren Betrieb wird die Position der Referenzmarken in bestimmten Abständen, beispielsweise zum Zeitpunkt t, gemessen. Verändert sich die Länge der Führung 7, etwa durch Temperaturausdehnung, so verändert sich der Positionswert der Marke 13 zum Zeitpunkt t, und die Ausdehnung der Führung 7 kann über die Veränderung der Differenz zweier Markenpositionen Mp, und Mp,+i gemessen werden. Unter der Berücksichtigung der Ausdehnung der Führung 7 bzw. eines Temperaturvariantes, inkrementelles Lineal 15, wobei

Aw(t) M Pj (t0) - M Pj +l(t0) ) gilt für die Breite zum Zeitpunkt t w A = w p + w 0 - O M 1 + w M 2 ) - A ( Die Marken 13 können beliebig ausgestaltet werden. Entscheidend ist eine geschickte Kombination aus Marke 13 und einem weiteren Sensor 14. Die Marke 13 muss von dem Sensor leicht detektiert werden können. Es können dabei nahezu beliebige geometrische, optische, magnetische oder elektrische Marken 13 verwendet werden. Weiterhin ist es notwendig, dass die Position der Marke 13 mit genügender Genauigkeit bestimmt wird. Besonders günstig sind daher Sensoren, die nahezu punktförmig messen, beispielsweise optische Sensoren.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Aus- führungsbeispiele einschränken.

Bezugszeichenliste

1 erster Sensor

2 zweiter Sensor

1,2 Sensorpaar

3 dritter Sensor

4 Schlitten, Sensorschlitten von 1

5 Schlitten, Sensorschlitten von 2

6 Schlitten, Sensorschlitten von 3

7 Führung, Traverse

8 Führung, Traverse

9 Kalibriernormal

10 Messspalt

11 Band, Target

12 Lineal

13 Marke

14 weiterer Sensor (zur Detektion der Marke)

15 temperaturabhängiges, inkrennentelles

Lineal