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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR CALIBRATING A THZ MEASURING APPARATUS, THZ MEASURING METHOD AND CORRESPONDING THZ MEASURING APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/207540
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for calibrating a THz measuring apparatus (8), in particular a pipe, on a measurement object (10), comprising at least the following steps: providing a THz measuring apparatus (8) having a plurality of pivotable THz sensors (1), arranged in a circumferential direction around a measuring chamber (9), for outputting one THz transmitted beam (12) each along a sensor axis (B) (provision step); orienting the THz sensors (1) into a starting position in the measuring chamber (9) in which the measurement object (10) is received (orientation step in starting position); allocating the THz sensors (1) to at least one first and one second sensor group (group formation step); first calibration adjustment step, in which the second sensor group is adjusted as an adjustment group by means of the first sensor group as a starting group, and corresponding second calibration adjustment step, in which the first sensor group is adjusted as an adjustment group by means of the previously calibration-adjusted second sensor group as a starting group; wherein, in each of the calibration adjustment steps = by means of the THz sensors (S1, S3, S5, S7) of the starting group, spacing points on a surface (10a) of the measurement object (10) are determined, = sensor correction angles of the THz sensors (1; S2, S4, S6, S8) of the adjustment group are determined by means of the spacing points determined by the starting group, and = the THz sensors of the adjustment group are calibration-adjusted about the determined sensor correction angles (a).

Inventors:
BÖHM ROLAND (DE)
Application Number:
PCT/DE2020/100292
Publication Date:
October 15, 2020
Filing Date:
April 09, 2020
Export Citation:
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Assignee:
CITEX HOLDING GMBH (DE)
International Classes:
G01B11/06; G01B11/02; G01B11/245; G01B11/27; G01B21/04; G01N21/3581; G01N21/952; G01N21/954
Foreign References:
DE102015122205A12017-06-22
DE102016111044A12017-12-21
JP2016166873A2016-09-15
Attorney, Agent or Firm:
ADVOPAT PATENT- UND RECHTSANWÄLTE (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Kalibrierung einer THz-Messvorrichtung (8) auf ein

Messobjekt (10), mit mindestens folgenden Schritten:

Bereitstellen einer THz-Messvorrichtung (8) mit mehreren, in einer Umfangsrichtung um einen Messraum (9) angeordneten, schwenkba ren THz-Sensoren (1 ) zur Ausgabe jeweils eines THz-Sendestrahls (12) und Empfang eines THz-Reflektionsstrahls (14) entlang einer Sensorachse (B), (Bereitstellungsschritt) (St1 ),

Ausrichten der THz-Sensoren (1 ) in eine Ausgangsposition in den Messraum (9), in dem ein Messobjekt (10) aufgenommen ist

(Ausrichtungsschritt in Ausgangsstellung) (St2),

Zuordnung der THz-Sensoren (1 ) in mindestens eine erste Sensor gruppe (G1 ) und zweite Sensorgruppe G2), (Gruppenbildungsschritt St3)

erster Kalibrierverstellungsschritt (KS1 ), bei dem die zweite Sensor gruppe (G2) als Verstellgruppe mittels der ersten Sensorgruppe (G1 ) als Ausgangsgruppe verstellt wird,

zweiter Kalibrierverstellungsschritt (KS2), bei dem die erste Sensor gruppe (G1 ) als Verstellgruppe mittels der zuvor kalibrierverstellten zweiten Sensorgruppe als Ausgangsgruppe verstellt wird,

wobei in den Kalibrierverstellungsschritten (KS1 , KS2) jeweils

= mit den THz-Sensoren (S1 , S3, S5, S7) der Ausgangsgruppe (G1 ) Abstandspunkte (P1 , P3, P5, P7) auf einer Fläche (10a) des Mess objektes (10) ermittelt werden (St4-1 )

= Sensor-Korrekturwinkel (a) der THz-Sensoren (1 ; S2, S4, S6, S8) der Verstellgruppe mittels der von der Ausgangsgruppe ermittelten Abstandspunkte (P1 , P3, P5, P7) ermittelt werden, (St4-2),

= die THz-Sensoren (S2, S4, S6, S8) der Verstellgruppe um die er mittelten Sensor-Korrekturwinkel (a) kalibrierverstellt werden (St4-3).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ab standspunkte ermittelt werden, indem

der THz-Sensor (S1 , S3, S5, S7) der Ausgangsgruppe einen Aus gangsabstand (dO) zu der Fläche (10a), insbesondere Außenfläche (10a), des Messobjektes (10) misst (St4-1 ) und

aus dem ermittelten Ausgangsabstand (dO) und der Ausrichtung sei ner Sensorachse (B) der Abstandspunkt (P1 , P3, P5, P7) als Schnitt punkt der Sensorachse (B) und der Fläche (10a) ermittelt wird (St4-2).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die TFIz-Sensoren (1 ) der ersten Sensorgruppe (G1 ) und der zweiten Sensorgruppe G2) in Umfangsrichtung alternierend angeordnet sind.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausgangspostion die TFIz-Sensoren (1 ) auf ei nem Kreisumfang (U) einer Messaufnahme (6) angeordnet und/oder zentral oder radial auf eine gemeinsame Symmetrieachse (B) oder Mittelpunkt der TFIz-Messvorrichtung (8), insbesondere den des Kreis umfangs (U), in der Ausgangsposition ausgerichtet sind.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor-Korrekturwinkel (a) eines TFIz-Sensors (1 ; S2, S4, S6, S8) der Verstellgruppe mittels der beiden benachbarten, insbesondere ausschließlich mittels der beiden benachbarten TFIz- Sensoren (S1 , S3, S5, S7) der Ausgangsgruppe (G1 ) ermittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Sensor-Korrekturwinkels (a) des TFIz-Sensors der Ver stellgruppe

durch die beiden ermittelten Abstandspunkte (P1 , P3) der beiden be nachbarten TFIz-Sensoren (S1 , S3) der Ausgangsgruppe (G1 ) eine Ausgleichslinie (L2), insbesondere als Gerade, gelegt wird, und durch die Sensorpositionen (SP1 , SP3) der beiden THz-Sensoren der Ausgangsgruppe eine Grundlinie (L1 ) gelegt wird,

und aus der relativen Lage der Grundlinie (L1 ) und der Ausgangslinie (L2) der Sensor-Korrekturwinkels (a) des dazwischenliegenden THz- Sensors der Verstellgruppe (S2) ermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor-Korrekturwinkel (ar) ermittelt wird in Abhängigkeit eines Schnittwinkels zwischen der Grundlinie (L1 ) und der Ausgangslinie (L2).

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor-Korrekturwinkel (ar) ermittelt wird durch Bildung einer Or- thogonal-Linie (L3), die senkrecht auf der Ausgangslinie (L2) steht und durch die Sensorposition (SP2) des dazwischenliegenden THz-Sen- sors der Korrekturgruppe (S2) verläuft,

wobei vorzugsweise die Orthogonal-Linie (L3) als korrigierte Senso rachse (B) des dazwischenliegenden THz-Sensors (S2) der Verstell gruppe (G2) genommen wird.

9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten und zweiten Kalibrierverstellungs schritt (KS1 , KS2) nachfolgend die Kalibrierverstellungsschritte (KS1 , KS2) zumindest einmal iterativ wiederholt werden.

10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem nachfolgenden Feinjustierungsschritt (St5) - jeder THz-Sensor (1 ) von seiner aktuellen Schwenkstellung ausge hend um seine in der Schwenkachse (C) geschwenkt wird,

- wobei der THz-Sensor (1 ) in seiner aktuellen Schwenkstellung und durch Verschwenken in beide Schwenkrichtung erzeugten Vergleichs- Schwenkstellungen jeweils einen THz-Sendestrahl (2) ausgibt

- jeweils in den Schwenkstellungen die Signalamplitude des von der Fläche (10) des Messobjektes reflektierten THz-Reflektionsstrahls ge messen wird,

- die Signalamplituden der Messungen verglichen werden, und

- eine Messung mit maximaler Signalamplitude feinjustierte Position ermittelt und durch Verstellung des THz-Sensors (1 ) eingestellt wird.

11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kalibrierung die THz-Messvorrichtung (1 ) und/oder das Messobjekt (10) nicht in der Messebene translatorisch relativ zueinander verstellt werden.

12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die THz-Sensoren jeweils, vorzugsweise ausschließ lich, verstellt werden, indem sie um eine vorzugsweise auf der Um fangslinie (U)angeordnete, feste Schwenkachse (C), geschwenkt wer den.

13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die THz-Sensoren (1 ) den THz-Sendestrahl (12) in ei nem Frequenzbereich von 5 GHz bis 50 THz ausgeben,

z.B. 5, 10, 30 GHz oder 300 GHz als unter Frequenzwert und 3 THz, 5 THZ, 5 THz, 10 THz oder 50 THz als oberer Frequenzwert,

insbesondere vollelektronisch, z. B. mittels Laufzeitmessung, Fre quenzmodulation oder gepulster Strahlung.

14. THz-Messverfahren zur Vermessung eines Messobjektes (10), bei dem eine THz-Messvorrichtung (8) mit einem Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auf das Messobjekt (10) kalibriert wird, insbesondere zur senkrechten Ausrichtung auf die Außenfläche (10a) des Messobjektes (10), und

nach der Kalibrierung von den mehreren THz-Sensoren (1 ) durch jeweils Aussenden eines THz-Sendestrahls (12) und Emp fangen von an Grenzflächen (10a, 10b) des Messobjektes (10) reflektierten Reflektionsstrahlen (14) Schichtdicken (d_10, ID) des Messobjektes (10) , insbesondere eine Wanddicke (d_10) und ein Innendurchmesser (ID)an mehreren Positionen, gemes sen werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Messobjekt (10) fortlaufend entlang einer Förderrichtung, insbeson dere entlang seiner Mittelachse (D) und/oder der Symmetrieachse (A) der THz-Messvorrichtung (8) durch die THz-Messvorrichtung (8) ge führt wird, insbesondere orthogonal zur Messebene (7), zur fortlaufen den umfänglichen Vermessung des Messobjektes (10).

16. THz-Messvorrichtung (8), die aufweist:

eine Messaufnahme (6),

einen Messraum (9) zur Aufnahme eines Messobjektes (10), mehrere, an der Messaufnahme (6) aufgenommene THz-Sensoren (1 ) zur Ausgabe jeweils eines THz-Sendestrahls (12), Aufnahme eines THz-Reflektionsstrahls (14) und Ausgabe einer Signalamplitude (Sa) für eine Messung von Laufzeiten und/oder Abständen,

wobei die THz-Sensoren (1 ) jeweils durch Verstelleinrichtungen (25) auf der Messaufnahme (6) schwenkbar und in einer Ausgangsposition in den zwischen ihnen vorgesehenen Messraum (9) ausgerichtet sind, eine zentrale oder dezentrale Steuereinrichtung (30) zur Aufnahme der Signalamplituden (Sa) der THz-Sensoren (1 ) und Ansteuerung der Verstelleinrichtungen (25) zum Schwenken der THz-Sensoren (1 ), wobei die Steuereinrichtung (30) ausgebildet oder eingerichtet ist zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche.

17. THz-Messvorrichtung (8) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die THz-Sensoren (1 ) in einer Messebene 17) angeordnet sind, ihre Sensorachsen (b) in der Messebene (7) verlaufen, und ihre Schwenkachsen (C) senkrecht auf der Messebene (7) stehen zur Ver stellung in der Messebene (7), vorzugsweise ohne weitere translatori sche oder rotatorische Verstellbarkeit.

18. THz-Messvorrichtung (8) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die THz-Sensoren (1 ) jeweils in einem Sensormodul (17) aufgenommen sind, das den Sensor 1 , eine den Sensor (1 ) aufneh mende Sensoraufnahme 2, die Verstelleinrichtung 25 zum Schwenken des Sensors 1 in der Sensoraufnahme 2, und eine Kontaktiereinrich tung (29) zur elektrischen Kontaktierung des Sensormoduls (17) in der Messaufnahme (6) aufweist, wobei die Sensormodule (27) in der Messaufnahme (6) austauschbar sind, insbesondere auch während des Betriebes der THz-Messvorrichtung (8).

19. Anordnung (20) aus:

einer Herstellvorrichtung (21 ) zur Herstellung eines ein- oder mehr schichtigen Rohres (10),

einer THz-Messvorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, zum fortlaufenden Vermessen des Rohres (10) in seiner Messebene (7), und

einer Fördereinrichtung (22) zum Fördern des Rohres (10) entlang ei ner Symmetrieachse (A) durch die THz-Messvorrichtung (8).

Description:
Verfahren zur Kalibrierung einer THz-Messvorrichtung, THz-Mess- verfahren sowie entsprechende THz-Messvorrichtung

THz-Messverfahren dienen insbesondere der berührungsfreien Mes sung von Messobjekten aus z. B. Kunststoff oder Gummi, die nach ihrer Her stellung auf ordnungsgemäße Schichtdicken und Durchmesser überprüft werden. Hierbei können z. B. Extrusionserzeugnisse, insbesondere zylindri sche Körper wie Rohre, vollumfänglich und berührungsfrei vermessen wer den, indem sie durch eine THz-Messvorrichtung mit um einen Messraum herum angeordneten THz-Sensoren geführt werden. Die THz-Sendestrahlen der einzelnen THz-Sensoren werden an den Grenzflächen der Schichten je weils teilweise reflektiert, so dass die senkrecht zu den THz-Sensoren zurück reflektierten THz-Reflexionsstrahlen detektiert werden können, und somit Ab stände und Schichtdicken aus einer Laufzeit der THz-Strahlung ermittelt wer den können. Hierbei sind unterschiedliche Sensorprinzipien bekannt, z.B. vollelektronisch als Dipole oder mit optischen Hilfsmitteln wie Kurzzeitlasern, wobei die THz-Sensoren insbesondere als THz-Transceiver zum Senden und Detektieren der THz-Strahlung ausgebildet sein können, und die Mes sungen als direkte Laufzeitmessungen, oder auch in Frequenzmodulation, z. B. als FMCW-Radar-THz-Sensoren, oder mittels gepulster Strahlung ausge führt werden können.

Die Signaleinkopplung ist idealerweise senkrecht zur zu vermessenden Oberfläche des Messkörpers vorgesehen, um eine hohe Rückkopplung des Signals zu erzielen, auch da an den Grenzflächen z. B. nur etwa 1 bis 5 % der Intensität zurückreflektiert werden und somit nur bei hinreichend senk rechtem Einfall die äußeren und die inneren Grenzflächen des Messkörpers sicher erfasst werden können. Insbesondere bei Körpern mit gekrümmter Oberfläche wie zylindrischen Körpern, z. B. Rohren, führen Winkelfehlstellun gen zu einem seitlichen Reflektieren der THz-Strahlung, welche die resultie rende Signalamplitude verringert, bis hin zu einer völligen Fehlmessung. Ins besondere bei einer Durchmessbarkeit von Wanddicken des zu vermessen den Messobjektes führen bereits geringe Fehlstellungen an jeder Grenzflä che zu unerwünschten Umlenkungen des Messsignals.

Zur Vermessung eines extrudierten Rohres kann z. B. ein Messraum mit vier oder mehr TFIz-Sensoren vorgesehen sein, die in einer Umfangsrich tung auf einer Messaufnahme (Messtisch) angeordnet und radial in das Zent rum der Messaufnahme gerichtet sind. Wenn das Messobjekt somit kreiszy lindrisch ausgebildet ist und zentral durch den Messraum geführt wird, sind sehr genaue Messungen möglich. Insbesondere extrudierte Produkte sind je doch zunächst weich und deformierbar und werden oftmals deplatziert bzw. nicht zentral durch den Messraum geführt.

Die Messaufnahme bzw. der Messtisch dient somit insbesondere zur Aufnahme der TFIz-Sensoren und kann insbesondere kreisförmig ausgebildet sein.

Um Fehlpositionierungen des Messobjektes im Messraum zu kompen sieren, sind mechanische Verstellungen des Messobjektes durch die Füh rungseinrichtung, sowie auch mechanische Verstellungen der Messvorrich tung relativ zum Messobjekt bekannt. Allerdings ist die genaue Feststellung der Fehlstellung aus den Messsignalen wiederum oftmals nur indirekt mög lich, da eine Unregelmäßigkeit in den Messwerten zum einen auf Änderun gen des Produkts und zum anderen auf Fehlpositionierungen des ordnungs- gemäßen Produkts zurückgeführt werden können, wobei weiterhin eine me chanische Nachführung des Messobjektes aufwändig ist, auch da die Füh rungseinrichtungen keine allzu hohen Kräfte auf das noch weiche Material des Messobjektes ausüben sollten. Somit wird oftmals die gesamte THz- Messvorrichtung relativ zum Messobjekt verstellt, wozu motorische Antriebe z.B. 100 kg Messplatte, Sensorik, Kabel usw. verstellen.

Weiterhin weichen Rohre oftmals in ihrer Außenform bedingt durch Ovalität und Abflachungen von der runden Außenform ab, wobei derartige Ovalitäten zum Teil aber auch zulässig sind und z.B. eine Ovalität in der Au ßenform nicht sofort zu einer Fehlermeldung führen sollte, sondern weiterhin eine genaue Vermessung der Schichtdicken erfordert, die jedoch durch die Messvorrichtungen dann oftmals nicht mehr ausführbar ist. Auch können Sensoren mit Fokussierungen und Optiken oftmals durch die Messaufnahme nicht mehr korrekt eingestellt werden, so dass dies zu nicht-senkrechten Ausrichtungen und auch Fehllagen des Fokuspunktes führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kalibrierverfahren für eine TFIz-Messvorrichtung, ein TFIz-Messverfahren unter Einbeziehung des Kalibrierverfahrens sowie eine TFIz-Messvorrichtung zu schaffen, die mit relativ geringem Aufwand eine sichere Kalibrierung der TFIz-Messvorrichtung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Kalibrierverfahren, ein TFIz- Messverfah ren sowie eine TFIz-Messvorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalibrierung und das TFIz- Messver fahren unter Einbeziehung des Kalibrierverfahrens können insbesondere mit der erfindungsgemäßen TFIz-Messvorrichtung durchgeführt werden. Somit sind die THz-Sensoren in der THz-Messaufnahme verstellbar, insbesondere schwenkbar, aufgenommen und können bei der Kalibrierung auf ein durch die Messvorrichtung geführtes Messobjekt eingestellt werden.

Hierbei sind die THz-Sensoren insbesondere auf einer kreisförmigen Umfangslinie der Messaufnahme angeordnet und individuell und unabhängig voneinander schwenkbar. Jeder THz-Sensor kann somit für sich geschwenkt werden, um die THz-Messvorrichtung auf das Messobjekt einzustellen. Die Schwenkachse der THz-Sensoren liegt vorzugsweise auf der kreisförmigen Umfangslinie und verläuft senkrecht zu einer durch diese Umfangslinie defi nierten Messebene, und/oder die Schwenkachsen verlaufen jeweils parallel zu einer Symmetrieachse bzw. Förderrichtung der Messobjektes.

Die THz-Sensoren sind insbesondere in einer Messebene angeordnet, wobei ihre Sensorachsen in der Messebene verlaufen, und ihre Schwenk achsen jeweils senkrecht auf der Messebene stehen zur Verstellung in der Messebene, vorzugsweise ohne weitere translatorische oder rotatorische Verstellbarkeit.

Die Messebene kann insbesondere durch die mehreren THz-Sensoren und die Messaufnahme definiert ist, d. h. insbesondere sind sämtliche THz- Sensoren in der gleichen Messebene schwenkbar.

Grundsätzlich kann der Rotationspunkt bzw. die Schwenkachse des THz-Sensors aber auch etwas außerhalb der genauen Kreisumfangs-Linie liegen, insbesondere bei nachfolgender Berücksichtigung der Koordinaten der Schwenkachse relativ zu der Messvorrichtung bzw. in der Messebene.

Somit ist vorteilhafterweise vorgesehen, nicht die gesamte Messauf nahme zum Beispiel in XY-Koordinaten in der Messebene translatorisch zu verstellen, und vorteilhafterweise auch nicht das Messobjekt entsprechend in der Messebene nachzuführen, um es im Messraum zu zentrieren, sondern die THz-Sensoren individuell in ihrer Sensoraufnahme zu schwenken, um hierdurch die beste Platzierung und Positionierung zu erreichen. Insbeson dere soll hierdurch erreicht werden, dass die Sensorachsen jedes THz-Sen- sors ganz oder weitgehend senkrecht zu einer Fläche des Messobjekts, ins besondere der Oberfläche, ausgerichtet sind.

Eine derartige Ausrichtung der einzelnen Sensorachsen kann unabhän gig davon erfolgen, ob das Rohr ideal rund, oder aber zum Beispiel oval oder mit Flachstellen versehen ist. Somit führen insbesondere Deformationen wie z.B. Ovalitäten und Flachstellen des Messobjektes, die zum Teil zulässig sind und eine weitere Vermessung erfordern, nicht sofort zu einem Abbruch der Messung, sondern sie können sicher erfasst und durch senkrecht einge stellte Messsignale vermessen werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ein individuelles Verstellen, insbesondere Verschwenken, der TFIz-Sensoren schneller und sicherer erfol gen kann als eine translatorische Verstellung der gesamten Messaufnahme. Hierbei sind kleinere Massen zu verstellen, so dass auch Vibrationen usw. ge ring gehalten werden können. Ein individuelles Verschwenken der TFIz-Senso- ren kann schnell und genau erfolgen, ohne die komplette Messaufnahme bzw. gesamte Messvorrichtung translatorisch verstellen zu müssen.

Hierbei ist grundsätzlich die Ausbildung eines einzigen Freiheitsgrades, d. h. insbesondere der Rotation um die zur Messebene senkrechte bzw. pa rallel zur Symmetrieachse verlaufende Sensor-Schwenkachse, bereits aus reichend, so dass wiederum eine einfache apparative Ausbildung und schnelle Verstellung möglich ist. Die einzelnen Verstellungen der Sensoren können zum Teil parallel erfolgen, so dass eine schnelle Verstellung sämtli cher TFIz-Sensoren der TFIz-Messvorrichtung möglich ist. Die THz-Sensoren können optisch oder vorzugsweise vollelektronisch ausgebildet sein, und Messungen bzw. Abstandsmessungen als direkte Lauf zeitmessungen der Laufzeit des ausgesandten THz-Sendestrahls und des reflektierten THz-Reflexionsstrahls durchführen, oder auch Messungen mit Frequenzmodulation, z. B. als FMCW -Radar-THz-Messverfahren; weiterhin sind entsprechend Messungen mit gepulster THz-Strahlung möglich. Der Frequenzbereich der THz-Sendestrahlen kann im Bereich der Terahertz-Ra- dar- und Mikrowellenstrahlung liegen, insbesondere zwischen z. B. 5 GHz und 50 THz, z.B. 10 oder 30 GHz bis 5 oder 10 THZ, insbesondere 300 GHz bis 3 THz liegen.

Erfindungsgemäß können auch THz-Sensoren mit Sensoroptiken, zum Beispiel fokussierenden Linsen aus z.B. Kunststoff oder Silizium vor den THz-Chips eingesetzt werden. Vorteilhaft sind insbesondere Ausbildungen mit vollelektronischen THz-Sensoren, d. h. insbesondere einem THz-Chip mit zum Beispiel Vorgesetzter THz-Optik bzw. Sammellinse, da hierdurch eine geringe zu verstellende Masse bzw. zu verstellendes Trägheitsmoment er möglicht wird, so dass sich vollelektronische THz-Sensoren sich mit der schwenkbaren Verstellung ideal ergänzen.

Das Kalibrierverfahren wird insbesondere von einer Steuereinrichtung der THz-Messvorrichtung durchgeführt, die zentral ausgebildet sein kann und die Mess-Signale bzw. Signalamplituden der Sensoren aufnimmt und aus wertet, oder die auch durch dezentrale Steuereinrichtungen in den Sensoren zusammen mit z.B. einer zentralen Steuereinheit ausgebildet werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildung werden die THz-Sensoren in zwei Sensorgruppen unterteilt, die sukzessive verstellt werden. Die Untertei lung der Sensoren kann insbesondere in Umfangsrichtung alternierend erfol gen, so dass jeder Sensor einer Gruppe jeweils zwischen zwei Sensoren der anderen Gruppe vorgesehen ist. Hierbei bildet z.B. die erste Sensorgruppe erst eine Ausgangsgruppe und die zweite Sensorgruppe eine Verstellgruppe, und nachfolgend umgekehrt. Der Gedanke ist hierbei, jeweils die Verstellung eines Sensors der Verstellgruppe, d.h. zunächst der zweiten Gruppe, durch die beiden benachbarten Sensoren der Ausgangsgruppe, d.h. zunächst der ersten Gruppe zu ermöglichen, und somit zunächst die Sensoren der Ver stellgruppe zu verstellen; nachfolgend können dann wiederum die Sensoren der ersten Sensorgruppe in Abhängigkeit der Sensoren der zweiten Sensor gruppe in entsprechender Weise verstellt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildung wird als Ausgangsposition die symmetrische und zentrale Ausrichtung sämtlicher THz-Sensoren, d. h. ra dial zur Symmetrieachse bzw. Mittelpunkt des Messraums hin, gewählt. Eine derartige Ausbildung ermöglicht insbesondere auch eine schnelle Einsteilbar keit von einer standardisierten Position aus und unabhängig von der aktuel len Position des Messobjektes.

In einem ersten nachfolgenden Messschritt werden dann vorzugsweise von den THz-Sensoren der ersten Sensorgruppe die Abstände zur Außenflä che des Messobjektes ermittelt, wodurch somit Vektoren bzw. Positionen von Abstandspunkten der Außenfläche ermittelt werden, die somit dem Schnitt punkt der Sensorachse mit der Außenfläche des Messobjektes entsprechen. Dieser Schritt kann somit zunächst ohne mechanische Verstellung der THz- Sensoren und schnell erfolgen. Aus den so ermittelten Abstandspunkten kann nachfolgend eine Winkelkorrektur der THz-Sensoren der zweiten Sen sorgruppe ermittelt werden, indem jeweils von zwei aufeinanderfolgenden THz-Sensoren der ersten Sensorgruppe, d. h. zum Beispiel in Umfangsrich tung dem ersten und dritten THz-Sensor der Sensoranordnung, eine Winkel korrektur des dazwischenliegenden THz-Sensors der zweiten Sensorgruppe ermittelt wird. Somit können die Winkelkorrekturen sämtlicher THz-Sensoren der zweiten Sensorgruppe gleichzeitig bzw. parallel ermittelt werden. Aus dieser Ermittlung kann bereits eine Winkelkorrektur der THz-Sensoren der zweiten Sensorgruppe mathematisch mit geringem Rechenaufwand ermittelt werden, und somit nachfolgend die THz-Sensoren der zweiten Sensorgruppe entsprechend durch eine relativ kleine Schwenkbewegung korrigiert werden.

Nachfolgend folgt dann auf Basis der korrigierten bzw. kompensierten THz-Sensoren der zweiten Sensorgruppe die entsprechende Korrektur bzw. Kompensation der THz-Sensoren der ersten Sensorgruppe, indem wiederum die Winkelkorrekturen individuell ermittelt werden und die Sensoren der ers ten Sensorgruppe verstellt werden.

Dieses Verfahren kann nachfolgend iterativ wiederholt werden, um im mer genauere Einstellungen zu erreichen; weiterhin oder alternativ können dann jedoch auch in einer Feinjustierung die einzelnen THz-Sensoren um ihre zuvor eingestellte Position in beide Richtungen um kleine Verstellwinkel geschwenkt werden, um durch den Vergleich der Messungen die größte Sig nalamplitude zu ermitteln, die dann als Beleg für eine genauere Ausrichtung entlang der Senkrechten herangezogen werden kann, da bei genau senk rechter Ausrichtung die Signalamplitude der reflektierten THz- Reflexions strahlen maximal ist. Hierbei können ein oder mehrere entsprechende Ver stellwinkel in beide Richtungen eingestellt werden; im Allgemeinen reichen jedoch bereits ein Verstellwinkel in jede Richtung für die Feinjustierung.

Durch die erste Kalibrierung mit der alternierenden Ermittlung der Sen sorgruppen zur Kompensation des jeweils dazwischenliegenden THz-Sen- sors der anderen Gruppe kann bereits die grobe Voreinstellung erfolgen, die sogar insbesondere bei Rohren mit weitgehend zylindrischer Form bereits ausreichend ist. So würde zum Beispiel eine Verstellung alleine nach dem Prinzip der Maximalwertermittlung bei größeren Abweichungen deutliche län gere Verstellzeiten erfordern, als durch den Verstellschritt mit alternierenden Sensorgruppen und mathematischer Korrektur. Somit ist eine schnelle, sichere und mit geringem apparativen Aufwand durchführbare Kalibrierung möglich, die ein THz-Messverfahren mit sehr ge nauer Vermessung von Abständen und Schichtdicken eines Messobjektes, zum Beispiel eines Rohrprofils ermöglicht. Somit kann das Messobjekt fort laufend und kontinuierlich durch die Messebene der Messvorrichtung geführt und umfänglich vermessen werden, da eventuelle Korrekturen von den Sen soren individuell schnell durchgeführt werden können, was eine individuelle Anpassung zur situativen Rohroberflächenbeschaffenheit ermöglicht.

Somit ergänzt sich die erfindungsgemäße Kalibrierung in besonderer Weise mit der kontinuierlichen THz-Vermessung eines senkrecht durch die Mess ebene geführten Messobjektes auf Schichtdicken.

Die individuelle Verschwenkung der THz-Sensoren kann schnell und durch kleindimensionierte Schwenkvorrichtungen erfolgen, da die einzustel lenden Schwenkwinkel gering sind. So können Kleinstmotoren zur Sensor verstellung verwendet werden, die schnell, mit geringer Masse und Energie verbrauch und fein einstellbar die Korrekturwinkel anpassen können. Die in dividuelle Schwenkung der THz-Sensoren ermöglicht den Einsatz führungs freier Antriebssysteme, die wenige Gramm Schubkraft aufweisen.

Vorzugsweise ist jeder Sensor selbst auf einer Sensoraufnahme bzw. Konsole befestigt und zum Beispiel mit einer Steckverbindung an einer Trä gerplatte elektrisch angeschlossen. Sollte somit ein THz-Sensor ausfallen, kann ein Sensormodul aus Sensor mit Verstelleinrichtung schnell und sicher ausgetauscht werden, ohne dass hierzu die gesamte Messvorrichtung stillge legt und repariert werden muss.

Der Ausfall einer Achse, d. h. insbesondere eines THz-Sensors, lässt die anderen THz-Sensoren weiterhin arbeiten. Selbst wenn durch den Ausfall eines Sensors zum Beispiel die Kompensation des benachbarten Sensors der anderen Sensorgruppe ganz unmöglich sein sollte, kann dieser Sensor gegebenenfalls durch die individuelle Verschwenkung und Vergleich der Sensoramplituden gemäß dem Verfahren der Feinjustierung kompensiert werden. Es wird jedoch grundsätzlich bei Verlust eines THz-Sensors nicht die gesamte Messung des Messsystems verhindert.

Weiterhin ist der Bauraum der Messvorrichtung verkleinert, da nicht mehr der erhebliche Verfahrweg einer translatorischen Verstellung der ge samten Messaufnahme vorgesehen ist. Auch hierdurch wird das Package somit erheblich verkleinert. Auch entfallen große, aufwändige Energiefüh rungsketten für die Messvorrichtung.

Zwar stellen die erfindungsgemäß vorgesehenen mathematisch- geo metrischen Ermittlungen grundsätzlich Näherungen an ideale Positionen dar; es wird jedoch erkannt, dass hierdurch bereits mit geringem Aufwand eine sehr gute und schnelle Ausrichtung möglich ist, und diese Zeitersparnis bei einer kontinuierlichen Vermessung wiederum die Genauigkeit erhöht.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen TFIz-Sensor einer TFIz-Messvorrichtung gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung, in schwenkbarer Aufnahme;

Fig. 2 eine Anordnung von TFIz-Sensoren auf einer Sensorauf

nahme mit einer ersten Schwenkstellung eines TFIz-Sensors;

Fig. 3 die Darstellung aus Fig. 2 mit einer weiteren Schwenkstel lung des TFIz-Sensors;

Fig. 4 eine TFIz-Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem als Messobjekt aufgenommenen Rohr im Schnitt durch die Symmetrieachse in Ausgangsposi tion; Fig. 5 einen der Fig. 4 nachfolgenden Verfahrensschritt unter Er mittlung von Sensor-Korrekturwinkeln der zweiten Sensor gruppe in Abhängigkeit von Abstandsmessungen der ersten Sensorgruppe;

Fig. 6 einen der Fig. 5 nachfolgenden Schritt unter Ermittlung von

Sensor-Korrekturwinkeln der ersten Sensorgruppe in Abhän gigkeit der zweiten Sensorgruppe;

Fig. 7 a) und b) die Vermessung eines ovalen Rohres als Messob jekt in der Ausgangsposition;

Fig. 8 eine grafische Darstellung eines Auswertemusters zur Ermitt lung einer Winkellagenkorrektur;

Fig. 9 eine Seitenansicht einer Anordnung zur Fierstellung eines

Rohres mit einer TFIz-Messvorrichtung;

Fig. 10 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausfüh rungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt einen TFIz-Sensor 1 in einer Sensoraufnahme 2. Der TFIz- Sensor 1 kann insbesondere vollelektronisch ausgebildet sein, d. h. insbe sondere als Dipol, mit einem TFIz-Chip 3, der TFIz-Strahlung abgibt, die durch eine TFIz-Linse 4 gebündelt wird, so dass der TFIz-Sensor 1 einen

TFIz-Sendestrahl 12 entlang einer Sensorachse B ausgibt. Der TFIz-Sensor 1 ist in einer Schwenkachse C, die insbesondere senkrecht durch die Senso rachse B verläuft, um einen Sensor-Korrekturwinkel a schwenkbar in der Sensoraufnahme 2 aufgenommen.

Figur 2 und 3 zeigen die Anordnung mehrerer TFIz-Sensoren 1 auf einer Messaufnahme 6, die insbesondere kreisförmig ausgebildet ist, wobei in Fig. 2 und 3 verschiedenen Sensor-Korrekturwinkel a des mittleren TFIz-Sensors 1 gezeigt sind. Der TFIz-Sensor 1 ist somit in einer Messebene 7 schwenk- bar, die durch die mehreren THz-Sensoren 1 und die Messaufnahme 6 defi niert ist, d. h. insbesondere sind sämtliche THz-Sensoren 1 in der gleichen Messebene 7 schwenkbar, wie nachfolgend weiter beschrieben wird.

Hierbei wird ein Sensormodul 27 gebildet aus Sensor 1 , Sensorauf nahme 2, einer Verstelleinrichtung 25, die insbesondere ein elektrischer Kleinstmotor sein kann und zum Schwenken des Sensors 1 in der Senso raufnahme 2 dient, sowie einer Leitung 28 und einem Stecker 29, mit dem die Sensormodule 27 jeweils austauschbar in der der Messaufnahme 6 auf genommen sind und bei Ausfall separat, auch während des Betriebes, aus getauscht werden können. Die mehreren THz-Sensoren 1 geben Ihre Mess signale als Signalamplituden Sa über die Leitungen 28 an die zentrale Steu ereinrichtung 30 aus, wobei die Steuereinrichtung 30 wiederum die Sensor module 27 zur Verstellung der Verstelleinrichtungen 25 ansteuert, um indivi duelle Sensor-Korrekturwinkel a einzustellen.

Figur 4 zeigt eine THz-Messvorrichtung 8 als Aufsicht auf die Mess ebene 7. Die mehreren THz-Sensoren 1 , gemäß dieser Ausführungsform acht THz-Sensoren 1 , sind jeweils mit ihrer Sensorachse B auf eine Symmet rieachse A gerichtet, die zentral in dem zwischen den THz-Sensoren 1 defi nierten Messraum 9 ausgebildet ist, d.h. insbesondere im geometrischen Mit telpunkt der kreisförmigen Messaufnahme 6. Die Symmetrieachse A verläuft somit senkrecht durch die Messebene 7; insbesondere verlaufen somit die Schwenkachsen C jeweils parallel zu der Symmetrieachse A.

In dem Messraum 9 ist ein Messobjekt 10 aufgenommen, das hier ein einwandiges Kunststoffrohr 10 ist, das gemäß der hier gezeigten Ausbildung eine ideale Zylinderform aufweist, d. h. mit zylindrischer Außenfläche 10a und Innenflächei Ob. Das Messobjekt 10 ist bei idealer Positionierung im Messraum 9 zentral bzw. symmetrisch aufgenommen, so dass ein Rohrmit- telpunkt D bzw. die Symmetrieachse des Messobjektes 10 auf die Symmet rieachse A fällt. Wie in Figur 4 bereits gezeigt, wird das Messobjekt 10 je doch im Allgemeinen eine Fehlpositionierung aufweisen, so dass der Rohr mittelpunkt D bzw. Mittelpunkt des Messobjektes 10 nicht mit der Symmetrie achse A zusammenfällt.

Somit ist zum einen der Abstand der Außenfläche 10a zu den TFIz-Sen- soren 1 unterschiedlich; diese Dezentrierung ist jedoch für eine Schichtdi ckenvermessung als solche zunächst nicht problematisch, da nachfolgend ohnehin die relativen Abstände der Grenzflächen des Rohres 10, d. h. der Außenfläche 10a und Innenfläche 10b gemessen werden. Weiterhin verlau fen jedoch die Sensorachsen B im Allgemeinen nicht senkrecht zu der Au ßenfläche 10a und der Innenfläche 10b, sodass entsprechend durch Mes sung entlang der Sensorachsen B nicht die genauen Schichtdicken als senk rechte Schichtdicken bzw. kürzeste Abstände zwischen den Flächen 10a,

10b gemessen werden kann, und weiterhin auch die an der Außenfläche 10a und Innenfläche 10b reflektierten TFIz-Reflexionsstrahlen nicht entlang der Sensorachsen B zu den TFIz-Sensoren 1 zurück reflektiert werden.

Daher werden die TFIz-Sensoren 1 jeweils um individuelle Korrekturwin kel a in der Messebene 7 geschwenkt, um hierdurch senkrecht auf die Au ßenfläche 10a ausgerichtet zu werden. Hierbei wird erkannt, dass grundsätz lich eine Kalibrierung auf einen senkrechten Verlauf der Sensorachse B zur Außenfläche 10a ausreichend ist, und insbesondere auch bei derartigen Messobjekten wie einem Rohr 10 die Innenflächen 10b durch unterschiedli che, nicht ideale, jedoch in den Messungen grundsätzlich zu ermittelnde Ef fekte wie z. B. ein Setzen bzw. Sagging des Rohrmaterials Formänderungen aufweisen können.

Gemäß dem Verfahren zur Ausrichtung der TFIz-Sensoren 1 wird somit weder das Rohr 10 noch die Messvorrichtung 1 verstellt, sondern lediglich die THz-Sensoren 1 um individuelle Sensor-Korrekturwinkel a geschwenkt, wodurch nachfolgend eine hinreichend genaue THZ-Messung möglich ist.

Gemäß Figur 4 werden die THz-Sensoren 1 zunächst in zwei Sensor gruppen G1 und G2 unterteilt, die eine sukzessive bzw. iterative Korrektur die einzelnen Gruppen ermöglichen. Gemäß der hier gezeigten Ausführungs form mit acht THz-Sensoren 1 werden die Gruppen G1 , G2 durch alternie rende Unterteilung in Umfangsrichtung gebildet; somit ist in der ersten Sen sorgruppe G1 der Sensor S1 an einer Ausgangsstellung, die nachfolgend als 0° Winkelstellung gegenüber der Symmetrieachse A bezeichnet wird, weiter hin der dritte Sensor S3 bei einer Winkelstellung 90°, der fünfte Sensor S5 bei einer Winkelstellung 180°, d. h. gegenüberliegend dem ersten Sensor S1 , und dem siebten Sensor S7 bei einer Winkelstellung von 270°, d. h. gegen überliegend zum dritten Sensor S3 gebildet. Die zweite Sensorgruppe G2 wird durch die anderen vier THz-Sensoren 1 gebildet, d. h. die Sensoren S2, S4, S6 und S8 bei den entsprechenden Winkelstellungen von 45°, 135°, 215° und 315°.

In einem ersten Kalibrierverstellungschritt KS1 dient die erste Sensor gruppe G1 als Ausgangsgruppe und die zweite Sensorgruppe G2 als Ver stellgruppe. Somit misst in dieser Ausgangsposition der Figur 4 jeder THz- Sensor 1 der ersten Sensorgruppe G1 jeweils in seiner Ausgangsposition, in der er mit seiner Sensorachse B auf die Symmetrieachse A gerichtet ist, den Ausgangsabstand dO zur Außenfläche 10a, d.h. es werden Ausgangsab stände d0-S1 , dO-S3, dO-S5, dO- S7 gemessenen und gespeichert. Der so gemessene Ausgangsabstand dO definiert somit für jeden THz-Sensor S1 ,

S3, S5, S7 der ersten Sensorgruppe G1 auch einen Abstandspunkt P1 , P3, P5, P7 auf der Außenfläche 10a, der sich als Schnittpunkt seiner Senso rachse B mit der Außenfläche 10a ergibt. Da die - hier in der Ausgangsposi tion noch radial verlaufenden - Sensorachsen B bekannt sind, können somit mit den bekannten Positionen der THz-Sensoren S1 , S3, S5, S7 der ersten Sensorgruppe G1 , ihren Schwenkachsen B und den gemessenen Ausgangs abständen d0-S1 , dO-S2, ... dO- S7 die Positionen bzw. Koordinaten der Ab standspunkte P1 , P3, P5, P7 ermittelt werden. Für z.B. den ersten THz-Sen- sor S1 ergibt sich der erste Abstandspunkt P1 aus der Position des ersten THz-Sensors S1 (auf der Messaufnahme 6), dem von ihm gemessenen Aus gangsabstand d0-S1 und seiner Sensorachse B_S1 .

Eine Messung des Abstandes der Außenfläche 10a ist im Allgemeinen auch noch bei einer geringen Fehl-Positionierung möglich, da der Reflekti- onsstrahl auch bei einer entsprechenden Fehlstellung noch eine hinrei chende Intensität bzw. Signalamplitude aufweist.

Nachfolgend werden die Sensor-Korrekturwinkel a der TFIz-Sensoren 1 der zweiten Sensorgruppe G2 ermittelt, d.h. die Korrekturen zur Anfangs- Ausrichtung. Hierbei wird erkannt, dass aus einer Abstandsmessung zweier nicht direkt benachbarter TFIz-Sensoren 1 , insbesondere eines TFIz-Sensors und des übernächsten TFIz-Sensors, die Winkelstellung des dazwischen lie genden TFIz-Sensors 1 bereits in sehr guter Näherung auf eine senkrechte Ausrichtung korrigiert sein kann. Eine derartige Korrektur ist insbesondere bei einer runden Außenfläche 10a bereits sehr effektiv, und wird durch eine iterative Vorgehensweise, insbesondere auch durch sukzessive Wiederho lung, weiter verbessert.

Insbesondere bei der gezeigten Ausführungsform mit acht TFIz-Senso ren 1 ist zwischen einem ersten TFIz-Sensor S1 und einem dritten TFIz-Sen- sor S3 bzw. allgemein seinem übernächsten TFIz-Sensor 1 ein Kreisbogen ausgebildet, der eine sehr genaue Positionierung des dazwischen liegenden TFIz-Sensors 1 , hier somit des zweiten TFIz-Sensors S2 auf die Außenfläche 10a ermöglicht. Hierzu wird gemäß einer vorteilhaften Ausbildung, die insbesondere in Figur 5, 6 und dem Diagramm der Figur 8 eingezeichnet ist, in der Mess ebene 7 zwischen zwei übernächsten, zur TFIz-Sensoren 1 der ersten Gruppe G1 , hier somit dem ersten Sensor S1 und dem dritten Sensor S3, eine gerade Grundlinie L1 gezogen, vorteilhafterweise durch die Schwenk punkte bzw. Schwenkachsen C der Sensoren S1 und S3. Weiterhin wird. Weiterhin wird zwischen dem ersten Abstandspunkt P1 des ersten Sensors S1 und dem dritten Abstandspunkt P3 des dritten Sensors S3 eine gerade Ausgleichslinie L2 gezogen. Aus diesen Linien L1 , L2 und der Position des zweiten Sensors S2 kann nunmehr sein Sensor-Korrekturwinkel a _S2 ermit telt werden.

Bei zentraler Ausrichtung eines zylindrischen Rohres 10 sind somit grundsätzlich die Grundlinie L1 und Ausgleichlinie L2 parallel; bei Abwei chungen ergibt sich ein Linienschnittwinkel ß zwischen den Linien L1 , L2.

Der Linienschnittwinkel ß ist ein direkter Indikator für den Sensor- Korrektur winkels a _S2, d.h. diese Winkel a _S2, ß können insbesondere gleich ge setzt werden.

Hierbei kann der Sensor- Korrekturwinkel a _S2 direkt als Funktion ermittelt werden, z.B. durch vorgespeicherte Tabellen aus den Abstandspunkten P1 , P3 der aufeinanderfolgenden THz-Sensoren S1 , S3 jeder Sensorgruppe.

Weiterhin ist auch eine geometrische Ermittlung möglich, wie aus Fig.

5, 7 und 8 ersichtlich ist: Hierbei kann von der Ausgleichslinie L2 ausgehend eine Linien-Orthogonale L3 gelegt wird und diese entlang der Ausgleichslinie L2 derartig verschoben bzw. positioniert wird, dass die Linien-Orthogonale L3 durch den zweiten Sensor S2 bzw. dessen Schwenkpunkt C verläuft, wie in Figur 8 gezeigt ist. Diese Position wird somit im Allgemeinen nicht-mittig auf der Ausgleichslinie L2 liegen. Diese Ausrichtung kann direkt als neue, korri gierte Sensorachse B_S2 des zweiten Sensors S2 herangezogen werden. Somit ist die Ermittlung der Winkelkorrektur des zweiten Sensors S2 gemäß diesem Verfahrensschritt abgeschlossen. Entsprechend werden die Sensor-Korrekturwinkel a_S4, a_S6 und a_S8 der anderen THz- Sensoren S4, S6 und S8 der zweiten Sensorgruppe S2 jeweils ermittelt durch eine ent sprechende Berechnung bzw. geometrische Auslegung der jeweils benach barten THz-Sensoren 1 der ersten Gruppe G1. Somit wird der Sensor-Kor rekturwinkel a_S4 durch die Grundlinie L1 zwischen dem dritten Sensor S3 und fünften Sensor S5, sowie der entsprechenden Ausgleichslinie L2 der Ab- standspunkte P3 und P5 auf der Außenfläche 10a ermittelt, und entspre chend die weiteren Sensor-Korrekturwinkel a_S6 und a_S8.

Nachfolgend werden die THz- Sensoren S2, S4, S6 und S8 der zweiten Sensorgruppe S2 um ihre ermittelten Sensor-Korrekturwinkel a_S2, a_S4, a_S6 und a_S8 geschwenkt.

Nach dieser Korrektur sind idealerweise somit die THz-Sensoren S2,

S4, S6 und S8 der zweiten Sensorgruppe G2 bereits auf die Rohr- Mittel achse D bzw. den Mittelpunkt des Rohres 10 ausgerichtet. Nachfolgend er- folgt die Kalibrierverstellung der Sensoren der ersten Sensorgruppe G1 als Verstellgruppe, indem die zuvor kalibrierverstellten THZ-Sensoren S2, S4,

S6, S8 der zweiten Sensorgruppe G2 als Ausgangsgruppe dienen. Somit werden Abstandsmessungen der Ausgangsabstände dO_S2, dO_S4, dO_S6 und dO_S8, und hieraus mit den bekannten korrigierten Ausrichtungen der Sensorachsen B_S2, B_S4, B_S6, B_S8 entsprechend auch die Koordinaten bzw. Vektoren der Abstandspunkte P2, P4, P6 und P8 ermittelt. Aus diesen Abstandspunkten P2, P4, P6 und P8 werden dann wiederum die Ausgleichs linien L2 ermittelt, wobei die Grundlinien L1 durch die Sensorpositionen un verändert sind. Somit kann für jeden Sensor der ersten Sensorgruppe G1 je- weils aus L1 und L2 sein Sensor-Korrekturwinkel gemäß dem oben beschrie benen Verfahren ermittelt werden. Nachfolgend werden dann entsprechend die THz-Sensoren S1 , S3, S5 und S7 der ersten Sensorgruppe G1 um ihre Sensor-Korrekturwinkel a_1 , a_3, a_5, a_7 geschwenkt.

Es zeigt sich, dass insbesondere bei einem Rohr 10 mit ganz oder im Wesentlichen kreisrunder Außenfläche 10a und relativ geringfügiger Deplat- zierung seiner Mittelachse D gegenüber der Symmetrieachse A bereits ein einmaliger Durchlauf, d.h. zwei alternierende Kalibrierschritte, d. h. eine Ver- Stellung der THz-Sensoren 1 der zweiten Sensorgruppe G2 und nachfol gende entsprechende Verstellung und Korrektur der THz-Sensoren 1 in Sen sorgruppe G1 ausreicht, um eine sehr gute Ausrichtung zu erhalten. Bei grö ßeren Fehlstellungen und insbesondere auch bei nicht-runden Außenflächen 10a kann insbesondere eine iterative Durchführung dieses Verfahrens zu ei- ner sukzessiven weiteren Verbesserung führen. Somit wird nach einmaligem Durchlaufen des Verfahrens ein erneutes Korrekturverfahren durchgenom men, bei dem somit wiederum zunächst wie oben beschrieben die THz-Sen- soren 1 der zweiten Sensorgruppe G2 verstellt werden in Abhängigkeit der Messungen der THz-Sensoren 1 der ersten Sensorgruppe G1 , usw.

Bei der gezeigten Ausführungsform sind acht THz-Sensoren 1 auf der kreisrunden Messaufnahme, d. h. dem Kreisumfang U, angeordnet, so dass ein Sensor und sein übernächster Sensor unter 90° zueinander ausgerichtet sind und bereits hierdurch der Kreisbogen zwischen ihnen, in denen der zweite Sensor S2 vorgesehen ist, relativ klein ist. Bei einer Ausführungsform mit weniger THz-Sensoren 1 , z. B. auch nur vier THz-Sensoren 1 , ist hinge gen ein iteratives Wiederholen des Verfahrens, d. h. ein mehrmaliger Durch lauf, besonders vorteilhaft.

Hierbei zeigt sich, dass eine derartige Schwenkverstellung auch gegen über einer translatorischen Verstellung des gesamten Rohres 10, oder auch der Messaufnahme 6 bzw. der gesamten THz-Messvorrichtung 1 schnell und vorteilhaft durchzuführen ist, da lediglich jeweils der THz-Sensor 1 nur um ei nen kleinen Sensor-Korrekturwinkel a zu schwenken ist, mit kleinem Träg heitsmoment der THz-Sensoren 1 . Die Korrekturen der THz-Sensoren 1 der zweiten Sensorgruppe G2 und der ersten Sensorgruppe G1 können hierbei entsprechend simultan jeweils durchgeführt werden, so dass zwei Verstell vorgänge für die Sensorgruppen G1 , G2 vorgesehen sind.

Die Kalibrierung uns insbesondere auch Berechnung der Sensor-Kor rekturwinkel mittels der Ausgleichslinie L2 kann auch bei Flachstellen oder Ovalitäten erfolgen, gleich ob das Rohr zentrisch oder dezentrisch in der Messvorrichtung vorliegt. Der ermittelte Sensor-Korrekturwinkel a_S2 kann immer in Abhängigkeit der benachbarten Sensoren S1 , S3 eingestellt wer den. Dies erfolgt in hinreichender Genauigkeit, eine kleine Winkelfehllage verbleibt grundsätzlich aus der geometrischen Abhängigkeit von Krümmung und Zentrum der Sensoranordnung. Diese wird erfindungsgemäß jedoch als vernachlässigbar bewertet, da das Verfahren der Kalibrierung eine schnelle und genaue Ermittlung ermöglicht und allgemein bei nicht-runden dezentrier- ten Messobjektes 10 keine direkte und genaue Ermittlung eines Mittelpunk tes D möglich ist. Insbesondere wird erfindungsgemäß erkannt, dass das Verfahren der Kalibrierung so exakt ist, dass eine Messbarkeit der Wanddi cke erzielt werden kann. Weiterhin ermöglicht die schnelle Verstellung der THz-Sensoren 1 eine schnellere Anpassung an Fehllagen und Deformatio nen als z.B. translatorische Verstellungen der THz-Messvorrichtung, was bei einem durch den Messraum 9 geführten Messobjekt 10, das somit während der Verstellung nicht angehalten werden kann, wiederum die Genauigkeit ge genüber z.B. langsameren translatorischen Verstellungen erhöht.

Zusätzlich zu der Winkelkorrektur um den Sensor-Korrekturwinkel a kann bei allen Ausführungsformen eine Amplitudenkorrektur vorgenommen werde, die die Winkelfehllage weiter reduziert. Nach der Kalibrier-Verstellung der THz-Sensoren 1 kann eine Feinjus tierung durch Schwenken der einzelnen THz-Sensoren 1 erfolgen, bei denen diese von ihrer so zuvor ermittelten Winkelstellung aus in beide Winkelrich- tungen um kleine Verstell-Winkel av verstellt werden, und die unverstellte Messung und die Messung mit den beiden oder mehreren Verstell-Winkeln av miteinander dahingehend verglichen werden, dass die Position mit der höchsten Signalamplitude Sa_max ermittelt wird. Hierbei zeigt diese Mes sung mit der höchsten Signalamplitude Sa_max im Allgemeinen den direkten lotrechten bzw. senkrechten Abstand zu der Außenfläche. Diese Feinjustie rung durch Maximalwertermittlung ist auch vorteilhaft bei lokalen und z. B. geometrisch Undefinierten Flach- und Fehlstellen.

Weiterhin kann bei der Feinjustierung ergänzend auch der Abstand zur inneren Grenzfläche, d. h. der Innenfläche 10b, herangezogen werden. So können von der Grundstellung ausgehend die Abstände d jedes THz- Sen sors 1 zur Außenfläche 10a und Innenfläche 10b ermittelt werden, dann die kleinen Verstell-Winkel av vorgenommen werden und für jeden THz-Sensor 1 die Signale verglichen werden, um die lotrechte Stellung zu ermittelt und einzustellen. Grundsätzlich kann diese Feinjustierung durch kleine Winkel korrekturen sukzessive durchgeführt werden, bis eine senkrechte Position je des THz-Sensors 1 ermittelt worden ist, d. h. bis ein Maximum im Messsignal zurückgesendet wird. Die Feinjustierung ergänzt sich in besonderer Weise mit der vorab erfolgten alternierenden Kalibrierung, da die Verstellungen der Feinjustierung nur noch gering sind. Hierbei kann die Winkellage mit der höchsten Signalamplitude für jeden Sensor von der idealen senkrechten, auf der Außenfläche 10a refe rierten Winkellage abweichen; hierbei ermöglichen jedoch dann diese korri- gierten Winkel eine bestmögliche Durchmessung der Wanddicke. Figur 7 a) und b) zeigt die Vermessung eines Messobjektes 10 mit grö ßerer Ovalität bzw. nicht-runder Ausbildung, wobei entsprechend weiterhin auch eine Deplatzierung seiner Mittelachse D gegenüber der Symmetrie achse A vorliegen kann. Auch hier kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft durchgeführt werden. So können z. B. die THz-Sensoren 1 mit ei ner Abweichung von 1 ,5° Winkelfehllage positioniert werden, wobei eine zu sätzliche Amplitudenkorrektur dies auf nahezu 0° Winkelfehllage reduzieren kann. Fig. 7a) entspricht somit der Fig. 6; Fig. 7b) zeigt zur besseren Veran schaulichung eine Vereinfachung mit nur einigen relevanten Linien. Hierbei sind zwecks besser Übersichtlichkeit nur die Sensoren S1 , S2, S3 mit eini gen Hilfslinien versehen. Die beiden außenliegenden Sensoren S3 und S1 liegen somit in Ausrichtung zur Symmetrieachse A, und aus den von ihnen gemessenen Abständen zum Rohr 10 die wird die Ausgleichslinie L2 und so mit der Linienschnittwinkel ß zur Grundlinie gebildet, der somit der avisierte Korrekturwinkel für den in der Mitte befindlichen Sensor S2 ist.

Das Kalibrierverfahren gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform kann somit gemäß Fig. 10 dargestellt werden mit den Schritten:

Start in Schritt StO,

Bereitstellungsschritt St1 der THz-Messvorrichtung 8 mit den um den Mess raum 9 angeordneten, schwenkbaren THz-Sensoren 1

Ausrichtungsschritt St2 in Ausgangsposition,

Gruppenbildungsschritt St3 mit der Zuordnung der THz-Sensoren 1 in die zwei Sensorgruppen G1 , G2,

nachfolgend die beiden sukzessiv aufeinander folgenden mindestens zwei Kalibrierverstellungsschritte KS1 , KS2, bei denen jeweils eine der Sensor gruppen Ausgangsgruppe und die andere die Verstellgruppe ist,

mit jeweils den Schritten:

St4-1 Ermittlung der Abstandspunkte auf der Außenfläche 10a, d.h. im ersten Kalibrierverstellungsschritt KS1 der ersten Abstandspunkte P1 , P3, P5, P7, St4-2 Ermittlung der Sensor-Korrekturwinkel a der THz-Sensoren der Ver stellgruppe mittels der von der Ausgangsgruppe ermittelten Abstands punkte, d.h.

im ersten Kalibrierverstellungsschritt KS1 der Sensor-Korrekturwinkel a der THz-Sensoren S2, S4, S6, S8,

St4-3 Verstellung der die THz-Sensoren (S2, S4, S6, S8) der Verstell gruppe um die ermittelten Sensor-Korrekturwinkel,

wobei diese Kalibrierverstellung mindestens zweimal zur wechselseitigen sukzessiven Verstellung beider Gruppen G1 , G2 durchlaufen wird, gegebe nenfalls aber auch 4mal oder 6mal, ... durchlaufen wird,

und vorzugsweise anschließend der Feinjustierungsschritt St5 unter Maxi malwertermittlung Sa_max der Signalamplitude Sa durch kleine Verstell-Win- kel av der einzelnen THz-Sensoren, unabhängig voneinander, durchgeführt wird.

Figur 9 zeigt eine Anordnung 20 einer Herstellungsvorrichtung 21 , z. B. eines Extruders, der das Rohr 10 extrudiert und ausgibt, wobei dieses Rohr 10 aus Kunststoff oder Gummi entsprechend noch weich ist und somit durch biegen und durchhängen kann und somit seine Mittelachse T variiert und schwanken kann. Das Rohr 10 wird durch die Führungseinrichtung 20 durch die THz-Messvorrichtung 8 geführt, wobei hier keine translatorische Verstel lung der THz-Messvorrichtung 8 vorgesehen ist, sondern die oben beschrie bene Winkelkorrektur der einzelnen THz-Sensoren 1 . Vorteilhafterweise ist hier auch entsprechend keine Verstellung des Rohres 10 durch die Füh rungseinrichtung 22 erforderlich.

Somit kann nach der Kalibrierung das Rohr 10 vermessen werden, ins besondere können die Schichtdicke d_10 als Abstand zwischen der Außen fläche 10a und Innenfläche 10b in Umfangsrichtung durchmessen werden, weiterhin der Innendurchmesser ID des Rohres 10 aus den verschiedenen Messrichtungen. Dieses Messverfahren kann somit insbesondere durchge führt werden, um nach der Explosion das Rohr 10 als Messobjekt auf die Ein haltung vorgegebener Toleranzwerte zu überprüfen.

Bezugszeichenliste

1 THz-Sensor

2 Sensoraufnahme

3 THz-Chip

4 Sensorlinse

6 Messaufnahme

7 Messebene

8 THz-Messvorrichtung

9 Messraum

10 Messobjekt, z. B. Kunststoffrohr

10a Außenfläche des Messobjektes 10

10b Innenfläche des Messobjektes 10

12 THz-Sendestrahl

14 THz-Reflexionsstrahl

20 Anordnung

21 Herstellvorrichtung, Extruder

22 Führungseinrichtung zum Führen des Rohres 10

25 Verstelleinrichtung, z.B. elektrischer Kleinstmotor

27 Sensormodul aus Sensor 1 , Sensoraufnahme 2,

28 Leitung

29 Stecker

30 Steuereinrichtung, z.B. als zentrale Steuereinrichtung

A Symmetrieachse der THz-Messvorrichtung 8

B Sensorachse des THz-Sensors 1 bzw. der mehreren Sensoren

S1 bis S8 C Schwenkachse des THz-Sensors in der Sensoraufnahme 2

D Mittelpunkt des Messobjektes 10 bzw. seiner Außenfläche 10a, z.B. Symmetrieachse der Außenfläche 10a

dO Ausgangsabstand

G1 erste Sensorgruppe

G2 zweite Sensorgruppe

L1 Grundlinie

L2 Ausgleichslinie

L3 Linien-Orthogonale auf L2 durch Sensor der anderen Gruppe

S1 bis S8 Sensoren in Fig. 6, 7a, b)

P1 , ... P8 Abstandspunkte

a Sensor-Korrekturwinkel

ß (L1 , L2) Linienschnittwinkel

U Kreisumfang der Messaufnahme 6

D Mittelachse des Rohres 10

L3 Linien-Orthogonale

ID Innendurchmesser

d 10 Schichtdicke