DES AUSRICHTFEHLERS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Dicke einer Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn, mittels einer Sen- soranordnung, die wenigstens zwei optische Messeinheiten umfasst, zwischen denen die Materialbahn hindurchführbar ist und die auf ihrer der Materialbahn zugewandten Seite jeweils eine Messplatte aufweisen, wobei über die auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn angeordneten optischen Messeinheiten jeweils deren Abstand zur Materialbahn ermittelt und mittels einer Auswerteeinheit aus den ermittelten Abständen zwischen diesen optischen Messeinheiten und der Materialbahn sowie dem Abstand zwischen diesen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn angeordneten optischen Messeinheiten die Dicke der Materialbahn bestimmt wird. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung der im Ober- begriff des Anspruchs 7 angegebenen Art.

Bei der Faserstoffbahn kann es sich insbesondere um eine Papier- oder Kartonbahn handeln. Optische Dickensensoren zur berührungslosen Bestimmung der Dicke einer Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn, sind aus den Druckschriften EP 1 855 082 Al und EP 1 855 083 Al bekannt. Bei der berührungslosen Dickenmessung von Papier sind einerseits der Abstand zwischen den aufeinander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn angeordneten optischen Messeinheiten bzw. Messplatten und andererseits die Abstände zwischen diesen Messeinheiten bzw. Messplatten und der Materialbahn zu ermitteln, wobei die Abstände zwischen den Messeinheiten und der Materialbahn durch eine optische Messung erfolgt. Dabei müssen die auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn positionierten optischen Messeinheiten exakt in derselben optischen Achse angeordnet sein, um Fehlmessungen durch eine nicht senkrecht zur optischen Achse verlaufende Papierbahn zu beseitigen.

Insbesondere durch den Luftstau der bewegten Papierbahn kann es jedoch zu einer Schrägstellung zwischen den auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn vorgesehenen optischen Messeinheiten oder Messköpfe kommen, was einen fehlerhaften Materialbahndickenwert zur Folge hat.

Ein solcher beispielsweise durch den Luftstau der bewegten Material- bzw. Faserstoffbahn 10 hervorgerufenen Schrägstellung zwischen einer oberen und einer unteren optischen Messeinheit bzw. deren Messplatten 12, 14 kann der Fig. 1 entnommen werden, die in schematischer Darstellung eine herkömmliche Vorrichtung zur berührungslosen Dickenbestimmung zeigt, bei der einer jeweiligen Messeinheit jeweils nur ein optischer Sensor 16 bzw. 18 zugeordnet ist. Bei einer solchen herkömmlichen Vorrichtung kann die Schrägstellung der Messplatten 12, 14 und ein eventueller Versatz zwischen der oberen und der unteren optischen Messeinheit bzw. deren Messplatten 12, 14 nicht kompensiert werden. Es ergibt sich also bei einer solchen herkömmlichen Vorrichtung mit nur einem Strahlengang auf einer jeweiligen Materialbahnseite eine ungenaue Messung. Wenn es zusätzlich noch zu einem Versatz zwischen oberem und unteren Sensor kommt, führt dies dazu, dass ein zusätzlicher Fehler bei der Materialdickenmessung entsteht. Ein Versatz kann durch einen Ausrichtfehler zwischen oberen und unterem Sensorwagen hervorgerufen werden oder über die Schrägstellung der Messköpfe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen entsprechende Fehlmessungen kompensiert werden und mit denen eine genauere Messung erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, dass den auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn angeordneten optischen Messeinheiten jeweils mehrere voneinander beabstandete optische Sensoren zugeordnet werden und dass mittels der Auswerteeinheit anhand der über die optischen Sensoren erhaltenen Messwerte eine Korrektur der Materialbahndicke erfolgt.

Dazu werden mittels der Auswerteeinheit anhand der über die optischen Sensoren erhaltenen Messwerte die Kippwinkel der Messplatten zur Materialbahn ermittelt.

Der ermittelte Kippwinkel der Messplatten zur Materialbahn wird dann mittels der Auswerteinheit zur Korrektur des Materialbahndickenwertes herangezogen.

Aufgrund dieser Ausgestaltung kann bei der Bestimmung der Materialbahndicke nunmehr auch ein eventueller Schrägstellung der Messplatten kompensiert werden. Eine Optimierung der Korrektur des Materialbahndickenwertes wird durch die Wahl möglichst großer Abstände zwischen den optischen Sensoren einer jeweiligen optischen Messeinheit erreicht. Die optischen Sensoren einer jeweiligen optischen Messeinheit können insbesondere in die betreffenden Messplatten eingebaut werden.

Bevorzugt werden den auf einander gegenüberliegenden Seiten der Mate- rialbahn angeordneten optischen Messeinheiten jeweils wenigstens drei voneinander beabstandete optische Sensoren zugeordnet.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden den auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn angeordneten optischen Messeinheiten jeweils nur drei voneinander beabstandete optische Sensoren zugeordnet, so dass jeweils eine Dreipunktmessung möglich ist.

Der Abstand zwischen den aufeinander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn angeordneten optischen Messeinheiten wird bevorzugt magnetisch ermittelt.

Zur weiteren verbesserten Korrektur des Materialbahndickenwertes wird Erfindungsgemäß zusätzlich der Versatz zwischen den einander gegenü- berliegenden Seiten der Materialbahn angeordneten Messplatten über eine xy- Messeinheit ermittelt.

Bevorzugt wird der Versatz mittels einer optischen xy- Messeinheit, bestehend aus einem optischen 2*2 Detektor in der einen Messplatte und einer eingelassenen Lichtquelle in der gegenüberliegenden Messplatte, ermittelt.

Die Auswerteeinheit kann dazu mit einem entsprechenden Algorithmus versehen sein, über den sich der Kippwinkel und der Versatz bestimmen und das Signal der jeweiligen optischen Messeinheit entsprechend korri- gieren lässt. Zweckmäßigerweise wird zwischen jeder einer jeweiligen optischen Messeinheit zugeordneten Messplatte und der Materialbahn ein Luftkissen erzeugt, um die Messeinheiten im Abstand von der Materialbahn zu hal- ten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn angeordneten optischen Messeinheiten jeweils mehrere voneinander beabstandete opti- sehe Sensoren umfassen und dass die Auswerteeinheit ausgeführt ist, anhand der über die optischen Sensoren erhaltenen Messwerte den Kippwinkel der Messplatten zur Materialbahn zu ermittelt.

Die Auswerteinheit ist zudem dazu ausgeführt, die ermittelten Kippwinkel der Messplatten zur Materialbahn zur Korrektur des Materialbahndicken- wertes heranzuziehen.

Zu weiteren Verbesserung der Genauigkeit ist eine xy- Messeinheit vorgesehen, die den Versatz zwischen den einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn angeordneten Messplatten ermittelt.

Vorzugsweise arbeitet die xy- Messeinheit optisch und besteht aus einem optischen 2*2 Detektor in der einen Messplatten und einer eingelassenen Lichtquelle in der gegenüberliegenden Messplatte.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird die Messgenauigkeit deutlich erhöht. Dabei kann insbesondere eine Messung mit drei Strahlengängen auf jeder Materialbahnseite und vorzugsweise einer optischen Triggerung erfolgen, um den Versatz zu ermitteln. Es können beispielsweise Pin- Dioden mit Lambert- Karakteristik eingesetzt werden. Mit den auf jeder Materialbahnseite jeweils vorgesehenen drei Strahlengängen kann zusätzlich noch eine Schiefstellung kompensiert werden. Die Aufteilung der Strahlengänge in x- und y-Richtung kann unterschiedlich sein. Es ist eine Lichtquelle für alle Strahlengänge auf einer jeweiligen Materialbahnseite denkbar.

Im Übrigen kann ein jeweiliger optischer Sensor insbesondere so ausgeführt sein, wie dies in der EP 1 855 082 Al oder EP 1 855 083 Al beschrieben ist.

So ist aus der EP 1 855 082 Al beispielsweise ein optischer Sensor mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Entfernung zu einem Objekt bekannt, bei der zumindest eine Linsenanordnung vorgesehen ist, um Licht von einer Lichtquelle, insbesondere Laserlichtquelle, auf das Objekt zu fokussieren und vom Objekt reflektiertes und zurück gestreutes Licht zu sammeln, eine Lochblende mit einer kreisförmigen Öffnung vorgesehen ist, um aus dem reflektierten und zurück gestreuten Licht einen kreisförmigen Lichtstrahl zu bilden, und ein den kreisförmigen Lichtstrahl empfangendes Detektorsystem vorgesehen ist, das auf den Lichtstrahldurch- messer anspricht, wobei die Bestimmung des Abstandes zu dem Objekt auf der Basis von Signalen vom Detektorsystem erfolgt. Ein insbesondere dem Detektorsystem zugeordneter Analysator kann zur Bestimmung der Dicke des Objekts ausgeführt sein. Dabei kann auf beiden Seiten des Objekts jeweils wenigstens eine Linsenanordnung vorgesehen sein, und die auf unterschiedlichen Seiten angeordneten Linsenanordnungen können einen definierten Abstand voneinander aufweisen. Die Dicke des Objekts kann in diesem Fall insbesondere dadurch bestimmt werden, dass die jeweils ermittelten Abstände zwischen den auf den beiden Seiten des Objekts vorgesehenen Linsenanordnungen zum Objekt aufsummiert werden und die erhaltene Summe vom definierten bzw. ermittelten Abstand zwischen den Linsenanordnungen subtrahiert wird.

In der EP 1 855 083 Al ist ein vergleichbarer optischer Sensor beschrieben, bei dem eine Lichtquelle geringer Kohärenz verwendet wird, die ins- besondere eine Superlumineszenzdiode umfassen kann. Zwischen einer jeweiligen Linsenanordnung und dem Objekt kann ein optisches Fenster vorgesehen sein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Teildarstellung einer herkömmlichen Vorrichtung zur berührungslosen Dickenbestimmung und

Fig. 2 eine schematische Teildarstellung einer beispielhaften

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Dicke einer Materialbahn.

Fig 3 eine schematische Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 2 zeigt in schematischer Teildarstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Dicke einer Materialbahn 20, bei der es sich beispielsweise um eine Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn handeln kann.

Die Vorrichtung umfasst eine Sensoranordnung mit wenigstens zwei optischen Messeinheiten 22, 24, zwischen denen die Materialbahn 20 hindurchführbar ist und die auf ihrer der Materialbahn 20 zugewandten Seite jeweils eine Messplatte 26, 28 aufweisen.

Dabei ist über die auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn 20 angeordneten optischen Messeinheiten 22, 24 jeweils deren Abstand zur Materialbahn 20 ermittelbar. Mittels einer Auswerteeinheit wird dann aus den ermittelten Abständen zwischen diesen optischen Messein- heiten 22, 24 und der Materialbahn 20 sowie dem Abstand zwischen diesen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn 20 angeordneten optischen Messeinheiten 22, 24 die Dicke der Materialbahn 20 bestimmt. Die auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn 20 angeordneten optischen Messeinheiten 22, 24 umfassen jeweils mehrere voneinander beabstandete optische Sensoren 30.

Hierbei können die auf einander gegenüberliegenden Seiten der Material- bahn 20 angeordneten optischen Messeinheiten 22, 24 jeweils wenigstens drei voneinander beabstandete optische Sensoren 30 umfassen.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen die auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn 20 angeordneten optischen Mess- einheiten 22, 24 jeweils nur drei voneinander beabstandete optische Sensoren 30.

Zudem können Mittel vorgesehen sein, um den Abstand zwischen den auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn 20 angeordneten optischen Messeinheiten 22, 24 bzw. Messplatten 26, 28 magnetisch zu ermitteln.

Dies können beispielsweise 3 magnetische Sensoren sein, die jeweils ei- nem der drei optischen Sensoren zugeordnet sind.

Zweckmäßigerweise sind auch Mittel vorgesehen, um zwischen jeder einer jeweiligen optischen Messeinheit 22, 24 zugeordneten Messplatte 26, 28 und der Materialbahn 20 ein Luftkissen 32 zu erzeugen und dadurch die Messeinheiten 22, 24 im Abstand von der Materialbahn 20 zu erhalten.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform die zusätzlich eine xy-Messeinheit aufweißt, die aus einer Lichtquelle 33 in der oberen Messplatte, deren Strahl 34 auf den 2x2 Detektor 35 fällt, besteht und somit eine Aussage über den Versatz der oberen zur unteren Messplatte 26,28 erlaubt.

Die Lichtquelle muss dabei so gewählt werden, dass der Lichtstrahl 34 die Materialbahn durchdringen kann und ein messbares Signal auf dem De- tektorfläche hervorruft.

Dabei ist die Auswerteeinheit ausgeführt, anhand der über die optischen

Sensoren 30 erhaltenen Messwerte auch den Kippwinkel der Messplatten

26, 28 zur Materialbahn 20 und bei vorhandener xy-Messeinheit auch den Versatz , der über die xy-Messeinheit ermittelt wird, zwischen den auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn 20 angeordneten optischen Messeinheiten 22, 24 bzw. deren Messplatten 26, 28 zu ermitteln. Die Auswerteeinheit ist insbesondere ausgeführt, den ermittelten Kippwinkel der Messplatten 26, 28 zur Materialbahn 20 und/oder den ermittelten Versatz zwischen den auf einander gegenüberliegenden Seiten der Materialbahn 20 angeordneten optischen Messeinheiten 22, 24 bzw. deren Messplatten 26, 28 zur Korrektur des Materialbahndickenwertes heranzu- ziehen.

Wie bereits erwähnt, können im Übrigen die optischen Sensoren 30 so ausgeführt sein, wie dies in der EP 1 855 082 Al und EP 1 855 083 Al beschrieben ist.

Bezugszeichenliste

10 Materialbahn

12 Messplatte

14 Messplatte

16 optischer Sensor

18 optischer Sensor

20 Materialbahn

22 optische Messeinheit

24 optische Messeinheit

26 Messplatte

28 Messplatte

30 optischer Sensor

32 Luftkissen

33 Lichtquelle

34 Lichtstrahl

35 2x2 Detektor

36 magnetischer Sensor

37 Kippwickel