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Title:
METHOD AND DEVICE FOR DETECTING AT LEAST ONE VARIABLE AT LEAST INDIRECTLY CHARACTERIZING THE PROPERTIES OF A SURFACE IN A MATERIAL WEB TREATMENT DEVICE AND METHOD FOR OPTIMIZING THE OPERATING METHOD OF A MATERIAL WEB TREATMENT DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/077218
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for detecting at least one variable at least indirectly characterizing the properties of a surface (2) in a material web treatment device (5) by determining the reflection behavior, particularly the degree of reflection of the surface (2). The invention is characterized in that by means of at least one emission source (7) the surface (2) is illuminated on at least two different measuring sites (3, 4, 22) and at least one variable at least indirectly characterizing the reflection properties, particularly the degree of reflection of the surface (2) on the individual measuring sites (2, 3, 4) is detected by means of a detector device (12) at the same time. The invention further relates to a method for optimizing a material web treatment device.

Inventors:
MUENCH RUDOLF (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/063525
Publication Date:
June 25, 2009
Filing Date:
October 09, 2008
Export Citation:
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Assignee:
VOITH PATENT GMBH (DE)
MUENCH RUDOLF (DE)
International Classes:
G01N21/57; D21G9/00; G01N21/86; G01N33/34
Foreign References:
US20050021262A12005-01-27
US5533145A1996-07-02
US20020085201A12002-07-04
DE4112404A11991-10-17
Attorney, Agent or Firm:
VOITH PATENT GMBH (Heidenheim, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Verfahren zur Erfassung zumindest einer die Eigenschaften einer Oberfläche (2) in einer Materialbahnbehandlungseinrächtung (5) wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe durch Bestimmung des Reflexionsverhaitens, insbesondere Reflexionsgrades der Oberfläche (2), dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest einer Emissionsqueile (7) die Oberfläche (2) an zumindest zwei unterschiedlichen Messorten (3, 4, 22) beleuchtet wird und wenigstens eine das Reflexionsverhaiten, insbesondere den Refiexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe an den einzelnen Messorten (3, 4, 22) mittels einer Detektoreinrichtung (12) erfasst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der zumindest einen, das Reflexionsverhalten, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakteri- sierende Größe an zumindest zwei zueinander in Maschinenlängsrichtung

(MD) der Materialbahnbehandlungseinrichtung (5) beabstandet angeordneten Messorten (3, 4, 22) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der zumindest einen, das Reflexionsverhalten, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe an zumindest zwei Messorten (2, 3, 22) erfolgt, die quer zur Maschinenrichtung (CD) beabstandet angeordnet sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der zumindest einen, das Reflexionsverhalten, insbeson- dere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe an einer Vielzahl von Messorten (3, 4, 22) quer zur Maschinenrichtung (CD) zur Bestimmung eines Querprofils der Oberfläche (2) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der zumindest einen, das Reflexionsverhalten, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe mittels einer Detektoreinrichtung (12) erfolgt, umfassend zumindest eine Bildaufnahmeeinrichtung (13), wobei die Abbilder in einer

Auswerteinrichtung (18) ausgewertet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der zumindest einen, das Reflexionsverhalten, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe mittels einer Bildaufnahmeeinrichtung (13), insbesondere Kamera erfolgt und die Ortsauflösung größer 10 cm pro Messort (3, 4, 22) beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

dass eine Biidaufnahmeeinrichtung (13) verwendet wird, mittels welcher über entsprechende Bildausschnitte mehrere Messorte in Maschineniängsrichtung (MD) und/oder Querrichtung (CD) gleichzeitig mit einer vordefinierten Auflösung, vorzugsweise größer 20 x 20 Pixel pro Quaütätswert aufgenommen werden können.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bildaufnahmeeinrichtung (13) mit ausreichend vordefinierter Pixel- auflösung verwendet wird, so dass eine bestimmte vordefinierte Breite am

Messort (3, 4, 22) abgebildet wird, vorzugsweise größer 1 m.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem der Messorte (3, 4, 22) und/oder den einzelnen

Messorten (3. 4, 22) gleichzeitig unterschiedliche Reflexionswinkel (ßi, ß 2 ) erfasst werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die das Reflexionsverhalten, insbesondere den Reflexionsgrad wenigstens mittelbar charakterisierende Größe als ein Maß der Stärke der Reflexion erfasst wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der zumindest einen, das Reflexionsverhalten, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe an den einzelnen Messorten (3, 4, 22) fortlaufend erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet,

dass die Erfassung der zumindest einen, das Reflexion sverh alten, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe in zeitlichen Intervallen erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine, das Reflexionsverhalten, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe an einer bewegten Oberfläche (2) erfasst wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine, das Reflexionsverhalten, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe an einer bewegten Oberfläche (2) in Form einer Materialbahnoberfläche (2) ermittelt wird,

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine, das Reflexionsverhalten, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe in Durchlaufrichtung der Materialbahn (6) an zueinander beabstandet angeordneten Messorten (3, 4, 22) bestimmt wird und die änderung des Reflexionsgrades der Oberfläche (2) zwischen den Messorten (3, 4, 22) erfasst wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine, das Reflexionsverhalten, insbesondere den Refle- xionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe an einer rotierenden Oberfläche in Form einer Walze und/oder einer Mate- rialbahnrolie bestimmt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ais eine, die Eigenschaften der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe der Glanz (G) als Funktion des Reflexionsgrades bestimmt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ais eine, die Eigenschaften der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe die Rauhigkeit afs Funktion des Reflexionsgrades bestimmt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als eine, die Eigenschaften der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe eine die Bedruckbarkeit und/oder Schwarz-Sati- nage und/oder Faserorientierung charakterisierende Größe als Funktion des Reflexionsgrades bestimmt wird.

20. Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise einer Behandlungseinrichtung (5) für Materialbahnen (6), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine, die Eigenschaften der Oberfläche (2) einer Materiai- bahn (6) und/oder einer Komponente der Materialbahnbehandlungseinrich- tung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe derart bestimmt wird, dass mittels zumindest einer Emissionsquelle (7) die Oberfläche (2) an zumindest zwei unterschiedlichen Messorten (3, 4, 22) beleuchtet wird und wenigstens eine das Reflexionsverhalten, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe an den einzelnen Messorten (3, 4, 22) simultan erfasst wird und die, die Eigenschaften der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe

ais Eingangsgröße einer Steuerung und/oder Regelung einer die Betriebsweise der Materialbahn behandlungseinrichtung (5) wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe gesetzt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die, die Eigenschaften der Oberfläche (2) einer Materialbahn (6) und/oder einer Komponente der Materialbahnbehandiungseinrichtung (5) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 ermittelt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass eine änderung der die Eigenschaften der Oberfläche (2) der Material- bahn (6) wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen erfasst wird und in

Abhängigkeit des änderungsverhaltens die Materialbahnbehandlungsein- richtung (5) gesteuert wird.

23. Verfahren nach Anspruch 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in der Materialbahnbehandlungseinrichtung (5) die Materiaibahn (6) wenigstens einer der folgenden Maßnahmen ausgesetzt wird:

- änderung der Temperatur;

- änderung des Druckes; - Befeuchtung;

- Bedampfung.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass als Materialbahnbehandlungseinrichtung (5) eine Kalandereinrichtung

(19) eingesetzt wird, umfassend eine Mehrzahl von jeweils einen Glättspalt (21.1 bis 21.5) bildenden Glättzylindern (20.1 bis 20.6), wobei die Messorte

(3, 4, 22) vorzugsweise an unterschiedlichen Glättzylindern und/oder Führungswalzen vorgesehen sind.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit einer Abweichung eines Ist-Wertes der zumindest eine, das Reflexionsverhalten, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe von einem Sollwert eine Stellgröße zur Steuerung und/oder Regelung der Betriebsweise zumindest einer der nachfolgend genannten Komponenten und/oder Parameter erzeugt wird:

- Dampfblaskasten;

- Dampf-Wassersprüheinrichtung;

- Wassersprüheinrichtung; - Walzentemperatur;

- Belastung im Walzenspalt, insbesondere Druckprofil.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahnbehandlungseinrichtung (5) als Wickeleinrichtung für eine Materialbahnrolle ausgebildet ist und zumindest eine, die Eigenschaften der Oberfläche einer Materialbahnrolle und/oder einer der Walzen der Wickeleinrichtung wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen erfasst wird und als Eingangsgröße einer Steuerung der Wickeleinrichtung verwen- d et wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der zumindest einen, das Reflexionsverhaften, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) einer Materiaibahnrolle und/oder einer der Walzen der Wickeleinrichtung wenigstens mittelbar

beschreibenden Größe eine der nachfolgend genannten Parameter der Wickeleinrichtung gesteuert wird:

- Drehzahl der Tragwaizen;

- Anpressdruck im Wickelspait

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionseinrichtung (7) gegenüber der Detektoreinrichtung (12) ein einem Winkel von weniger 150 Grad bezogen auf den Messort (3, 4, 22) angeordnet wird und der Abstand (b 3t b 4 ) zwischen Messort (3, 4, 22) in der

Maschine und Detektoreinrichtung (12) größer 5 m beträgt.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass vor Inbetriebnahme der Materialbahnbehandlungseinrichtung (5) ein

Ausgangszustand vordefiniert wird und im Betrieb an den Messorten (3 ; 4, 22) eine Messung zumindest einer, das Reflexionsverhalten, insbesondere den Reflexionsgrad der Oberfläche (2) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe erfolgt, wobei das Verhalten der erfassten Istwerte gegenüber dem Anfangszustand überwacht wird.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die den Ausgangszustand der Oberfläche (2) charakterisierenden Größen frei definiert werden.

31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass afs die den Ausgangszustand der Oberfläche (2) charakterisierenden Größen Istgrößen gesetzt werden, die bei einer Einstellung der Behandlungseinrichtung (5) ermittelt werden, die durch einen geringen Einfluss auf die Oberfläche (2) der Materialbahn (6) erzeugt wird.

32. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass als die den Ausgangszustand der Oberfläche (2) charakterisierenden Größen Istgrößen gesetzt werden, die bei einer Einsteilung der Behand- iungseinrichtung (5) ermittelt werden, die frei vom Durchlauf einer Materialbahn (6) ist und in weichem die Messorte (3, 4, 22) mit einer Abdeckung abgedeckt werden, das eine bekannte möglichst homogene Oberfiächencha- rakteristik aufweist, wobei mitteis dieser Abdeckung eine Referenzmessung vorgenommen wird.

33. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass als die den Ausgangszustand der Oberfläche (2) charakterisierenden Größen die die Oberflächen der noch nicht von der Materialbahn (6) umschlungenen Walzen beschreibenden Größen herangezogen werden.

34. Verfahren nach Anspruch 20 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Messungen zu Korreiationszwecken fortlaufend wiederholt werden und mit Messwerten eines Standardmesssystems innerhalb der Materialbahnbehandlungseinrichtung (5) oder im Labor verglichen werden.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die, die Unterschiede der Messgeometrie bei der Betrachtung von mehr als einem Messort (3, 4, 22) mit der gleichen Detektoreinheit (12) im Messergebnis mit Kompensationsmitteln kompensiert werden, wobei Referenzmessungen gemäß einem der Ansprüche 27 bis 34 herangezogen werden und/oder theoretische Modelle Verwendung finden und/oder vorbekannte experimenteile Kennlinien Verwendung finden.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise polarisiertes Licht und/oder ein Polarisationsfilter vor der Detektoreinheit verwendet werden.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsverhalten der Oberfläche bei verschiedenen Wellenlängen oder Spektren ausgewertet wird.

38. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine, die Qualität der Materialbahn (6) wenigstens mittelbar beschreibende Größe, insbesondere in Form von Glanz, Glätte, Rauhigkeit, Bedruckbarkeit, Blackening, Faserorientierung aus dem Reflexionsverhalten der Oberfläche (2) bestimmt wird.

39. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass weitere verfügbare Istwerte von Messgrößen aus anderen Messeinrichtungen oder Datenquellen wie flächenbezogene Masse, Feuchte, Temperatur, Dicke, Formation, Zusammensetzung, Glanz, Glätte, Rauhigkeit, Bedruckbarkeit, Blackening, Faserorientierung als Zusatzinformationen berücksichtigt werden, um durch geeignete Berücksichtung und Verknüpfung der jeweils relevanten Informationen die die Qualität der Materialbahn (6) wenigstens mittelbar beschreibenden Größen genauer zu bestimmen.

40. Vorrichtung zur Erfassung zumindest einer eine Oberfläche (2) in einer Materialbehandlungseinrichtung (5) wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe, umfassend zumindest eine Emissionsquelle (7), die auf die Oberfläche (2) gerichtet ist und eine Detektoreinheit (12), über die das Reflexionsverhalten, insbesondere der Refiexionsgrad der Oberfläche (2) erfasst wird,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Emissionsquelle (7) und eine Detektoreinrichtung (12) mehreren Messorten (3 4, 22) gemeinsam zugeordnet sind.

41. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionseinrichtung (7) gegenüber der Detektoreinrichtung (12) ein einem Winkel von weniger 150 Grad bezogen auf den Messort (3, 4, 22) angeordnet wird und der Abstand (b 3 , b 4 ) zwischen Messort (3, 4, 22) in der Maschine und Detektoreinπchtung (12) größer 5 m beträgt.

Description:

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung zumindest einer die Eigenschaften einer Oberfläche in einer Materialbahnbehandlungseinrichtung wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe und Verfahren zur Optimierung der

Betriebsweise einer Materialbahnbehandlungseinrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung zumindest einer die Eigenschaften einer Oberfläche in einer Materialbahnbehandlungsein- richtung wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe durch Bestimmung des Reflexionsverhaltens/Reflexionsvermögens der Oberfläche. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise einer Materialbahn- behandlungseinrichtung.

Materiafbahnen insbesondere Faserstoffbahnen in Form von Papier-, Karton- oder Tissuebahnen sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei ist in Abhängigkeit des Einsatzfalles die Oberflächenbeschaffenheit von besonderer Bedeutung, insbesondere der Glanz und die Bedruckbar- keit. Der Glanz ist eine optische Eigenschaft einer Oberfläche, die durch das Vermögen Licht zu reflektieren gekennzeichnet ist. Dabei erfolgt die Messung von Glanz mit bekannten Refiexionsmesssystemen im Bereich der Oberfläche der Faserstoffbahn durch Bestimmung der Reflexion in einem ganz bestimmten Winkel von üblicherweise entweder 45° nach der DIN-Norm 45402 oder 75° entsprechend TAPPi T480. Dadurch ist für jeden Messort in einer Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen, insbesondere den die Oberfläche veredelnden Behandlungseinrichtungen vor und nach einer derartigen Behandlungseinhchtung eine eigene Messvorrichtung erforderlich. Diesbezüglich wird unter anderem auf den Firmendruck „Glanz/Gloss" (Printed llbQ2007) der Firma Zehntner GmbH Testing Instruments, CH-4450 Sissach, www.zehntner.com, verwiesen. Diese

Druckschrift offenbart die Grundlagen der Erfassung von Oberflächeneigenschaften von Materialbahnen, insbesondere des Glanzes sowie die Kriterien zur Wahl der korrekten Messgeometrie.

Eine weitere Möglichkeit der Messung von die Oberflächeneigenschaften bestimmenden Parametern, insbesondere der Glätte, ist in J. S. Arney, Hoon Heo und P. G. Anderson: „A Micro- Goniophotometer and the Measurement of the Print Gloss", Journal of Imaging Science and Technology, Vol. 48, Nr. 5, September/Oktober 2004 beschrieben. Diese Druckschrift offenbart die Messung mittels eines Micro-Goniophotometers, wobei die zu vermessende Oberfläche, insbesondere Materialbahn, um eine Rolle gelegt wurde, so dass gleichzeitig mehrere Reflexionswinkel gemessen werden können.

In Behandlungseinrichtungen in Form von Kalandereinrichtungen wirken nachein- ander eine Mehrzahl von Glättspalten bildenden Walzen auf die Materialbahn unter Verwendung von Dampf, Wasser, Temperatur und Druck ein. Die Materialbahn wird durch eine Mehrzahl von Behandlungseinheiten geführt. Die Messung findet dabei aber erst am Ende des Kalandrierprozesses statt, das heißt nach der letzten Behandlungseinheit. Dabei beinhaltet die Messung die Wirkung aller einzelnen Behandlungsschritte an den einzelnen Behandlungseinheiten in überlagerter Form. Eine Beurteilung der einzelnen Behandlungsschritte gestaltet sich daher recht schwierig. Eine Optimierung der einzelnen Behandlungsschritte, d.h. der einzelnen Behandlungseinheiten innerhalb der Behandlungseinrichtung ist auf dieser Basis nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beurteilung einzelner Behandlungsschritte in einer Behandlungseinrichtung mit einfachen Mitteln und geringem steuerungstechnischem Aufwand zu schaffen. Die dazu erforderlichen Messungen einer, die Eigenschaften der Oberfläche einer Material- bahn bestimmenden Größe sollen mit minimalem Aufwand realisierbar sein.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 20 und 40 charakterisiert. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung zumindest einer die Eigenschaften einer Oberfläche in einer Materialbahnbehandlungseinrichtung wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe durch Bestimmung des Reflexionsverhai- tens/Refiexionsvermögens, insbesondere des Refiexionsgrades ist dadurch charakterisiert, dass mitteis zumindest einer Emissionsquelle die Oberfläche an zumindest zwei unterschiedlichen Messorten aus- beziehungsweise beleuchtet wird und wenigstens eine das Refiexionsverhalten/Refelexionsvermögen, insbesondere den Refiexionsgrad der Oberfläche wenigstens mittelbar charakterisierende Größe an den einzelnen Messorten gleichzeitig mittels einer Detektorein- richtung erfasst wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, gleichzeitig an unterschiedlichen Messorten wenigstens eine das Reflexionsverhaiten der Oberfläche wenigstens mittelbar charakterisierende Größe und damit eine die Oberflächengüte beschreibende Größe während des Betriebes der Behandlungseinrichtung an unterschiedlichen Behandlungseinheiten, die die unterschiedlichen Messorte biiden, zu erfassen, so dass die ermittelten Istgrößen auch eine Beurteilung der Betriebsweise der einzelnen Behandlungseinheiten einer Behandlungseinrichtung erlauben und ferner Grundlage für die Ansteuerung der diesen Behandlungseinheiten zugeordneten Stelleinrichtungen bilden. Der Aufwand zur Erfassung der Größen ist aufgrund der Verwendung nur einer Detektoreinrichtung gering.

Unter Messorten werden punkt-, linien- oder fiächenförmige Bereiche verstanden, an denen die Oberfläche gescannt wird.

Der Reflexionsgrad gibt an, wieviel der einfallenden Strahlung reflektiert wird. üblicherweise wird ein Teil transmittiert und/oder von der Materialbahn absorbiert.

Die eine Größe oder eine Eigenschaft wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen sind Größen, die entweder die Größe oder die Eigenschaft direkt beschreiben oder aber Größen, die in funktionalem Zusammenhang mit den die Oberflächenbeschaffenheit charakterisierenden Größen stehen. D.h. aus diesen Größen können die Eigenschaften direkt abgeleitet werden, beispielsweise durch mathematische Operationen oder empirisch ermittelte Kennlinien, Kennfelder.

Bezüglich der Anordnung der Messorte zur Erfassung einer das Reflexionsver- haiten der Oberfläche wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe bestehen je nach Erfordernis eine Vielzahl von Möglichkeiten. Diese können unmittelbar einander benachbart oder auch beabstandet zueinander in Längs- und/oder Querrichtung der Behandlungseinrichtung angeordnet werden. Die Längsrichtung beschreibt die Durchlaufrichtung der Materialbahn und wird auch als Maschinenrichtung bezeichnet. Die Guerrichtung entspricht der Breitenrichtung der Behand- lungseinrichtung. Ferner können zueinander in Längsrichtung der Behandlungseinrichtung versetzte Messorte auch in Höhenrichtung zueinander versetzt angeordnet sein, so dass sich für die einzelnen Messorte eine gänzlich unterschiedliche Messgeometrie ergibt. Die Messgeometrie ist dabei durch die Abstände zwischen den Messorten und der Emissionsquelle, den Abständen zwischen den Messorten und der Detektoreinrichtung sowie der Anordnung Detektoreinrichtung und Emissionsquelte charakterisiert.

Gemäß einer ersten besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt die Erfassung an zumindest zwei zueinander in Maschineniängsrichtung der Behandiungseinrich- tung beabstandet angeordneten Messorten. Diese Lösung ist insbesondere bei hintereinander angeordneten und eine Materialbahn behandelnden Behandlungs- einheiten von Vorteil, da die erfassten Istwerte zur Steuerung der Betriebsweise während des Durchlaufens der Matertaibahn genutzt werden können.

Die Erfassung einer das Reflexionsverhalten/Reflexionsvermögen der Oberfläche wenigstens mittelbar charakterisierende Größe an zumindest zwei Messorten, die quer zur Maschinenrichtung beabstandet angeordnet sind, bietet den Vorteil, die

Eigenschaften der Materialbahn auch in Querrichtung optimal überwachen zu können. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung erfolgt die Erfassung an einer Vielzahl von Messorten über die Maschinenbreite zur Bestimmung eines Querprofils, wobei dieses in Abhängigkeit der Abweichungen der ermittelten Istwerte von geforderten Sollwerten steuerbar ist.

Die Erfassung erfolgt mittels nur einer Detektoreinrichtung, umfassend zumindest eine Bilderfassungseinrichtung, wobei die Bilder in einer Auswerteinrichtung ausgewertet werden. Die Auswertung kann direkt im Anschluss an die Erfassung dieser Größen erfolgen, insbesondere wenn diese direkt als Eingangsgrößen für eine Steuerung benötigt werden. Die Erfassung erfolgt mittels einer Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere Kamera, wobei eine Ortsauffösung größer 10 cm pro Messort gewählt wird. Damit ist gemeint, daß beispielsweise an einer 10 m breiten Papierbahn mindestens 100 Qualitätswerte (z.B. Glanz) über die Bahnbreite bestimmt werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird eine Biidaufnahmeeinrichtung verwendet, mittels welcher über entsprechende Bildausschnitte mehrere Messorte in Maschinenlängsrichtung und/oder Querrichtung gleichzeitig mit einer vordefinier- ten Auflösung, vorzugsweise größer 20 x 20 Pixel aufgenommen werden können. Vorzugsweise wird jedoch immer eine Bildaufnahmevorrichtung mit ausreichend vordefinierter Pixelauflösung verwendet, so dass eine bestimmte vordefinierte Breite des Messortes abgebildet wird, vorzugsweise größer 1 m.

Die erfindungsgemäß verwendete Detektoreinrichtung ist derart ausgeführt, dass an zumindest einem der Messorte und/oder den einzelnen Messorten gleichzeitig unterschiedliche Reflexionswinkel erfasst werden können. Dies ist insbesondere für die Führung von Materiaibahnen an gekrümmten Oberflächen, wie Walzen oder aber zur Bestimmung der Oberflächengüte von Materiaibahnrollen von Vorteil. Vorrichtungsmäßig wird dazu vorzugsweise ein Goniophotometer verwendet.

Als die das Reflexionsverhalten/Reflexionsvermögen wenigstens mittelbar charakterisierende Größe wird vorzugsweise ein Maß die Stärke der Reflexion betreffend erfasst, beispielsweise der Reflextonsgrad.

Zur zeitnahen Integration der Messgrößen in Steuer- und/oder Regelungsvorgängen erfolgt die Ermittlung an den einzelnen Messorten vorzugsweise fortlaufend. Denkbar ist jedoch auch eine Ermittlung der die Eigenschaften der Oberfläche wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen in vordefinierten zeitlichen Intervallen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in besonders vorteilhafter Weise zur Erfassung des Reflexionsverhaltens einer bewegten Oberfläche, insbesondere Materialbahn während des Betriebes einer Behandlungseinrichtung. Dabei wird vorzugsweise das Reflexionsverhalten der Oberfläche der Materialbahn in Durch- iaufrichtung der Materialbahn an den zueinander beabstandet angeordneten Messorten bestimmt und die änderung des Refiexionsverhaltens der Oberfläche zwischen den beiden Messorten erfasst, wobei Abweichungen im änderungsverhalten zwischen den Messorten als ein Indiz für eine Störung oder eine nicht optimierte Betriebsweise einer Behandlungseinheit angesehen werden können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann auch das Reflexionsverhalten einer rotierenden Oberfläche in Form einer Waize, beispielsweise zu Diagnosezwecken und/oder einer MateriaSbahnrolle bestimmt werden.

Als die, die Eigenschaften der Oberfläche wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen können unter Anderem der Glanz, die Rauhigkeit und die Bedruck- barkeit ais Funktion des Reflexionsverhaltens bestimmt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise einer Behandlungseinrichtung ist dadurch charakterisiert, dass wenigstens eine, die

Eigenschaften der Oberfläche einer Materialbahn und/oder einer Komponente der

Behandlungseinrichtung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe während

des Betriebes der Behandlungseinrichtung an unterschiedlichen Messorten derart bestimmt wird, dass mittels zumindest einer Emissionsqueile die Oberfläche an den zumindest zwei unterschiedlichen Messorten beleuchtet wird und wenigstens eine das Reflexionsverhalten der Oberfläche wenigstens mittelbar charakterisie- rende Größe an den einzelnen Messorten simultan erfasst wird und die, die Eigenschaften der Oberfläche wenigstens mittelbar charakterisierende Größe an den einzelnen Messorten als Eingangsgröße der Steuerung und/oder Regelung einer die Betriebsweise der Behandlungseinrichtung wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe gesetzt wird.

Die gleichzeitige Istwerterfassung an unterschiedlichen Behandlungseinheiten ermöglicht eine optimale überwachung der Betriebsweise einer diese beinhaltenden Behandlungseinrichtung. Die, die Eigenschaften der Oberfläche einer Materialbahn und/oder einer Komponente der Behandlungseinrichtung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe wird vorzugsweise gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 ermittelt.

Vorzugsweise wird auch eine änderung der die Eigenschaften der Oberfläche der Materialbahn wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen erfasst, wobei in Abhängigkeit des änderungsverhaltens die Behandlungseinrichtung gesteuert wird, um eine homogene Oberfläche der Materialbahn zu erzielen.

In der Behandlungseinrichtung erfolgt eine Behandlung der bewegten Oberfläche, insbesondere Materialbahnoberfläche durch wenigstens eine der folgenden Maß- nahmen:

- änderung der Temperatur;

- änderung des Druckes;

- Befeuchtung;

- Bedampfung.

Wird als Behandlungseinrichtung eine Kalandereinrichtung eingesetzt, umfassend eine Mehrzahl von jeweils einen Glättspalt bildenden Glättzylindern, werden die

Messorte vorzugsweise an unterschiedlichen Glättzylindern oder Führungswaizen vorgesehen. In Abhängigkeit einer Abweichung eines Ist-Wertes für die Oberflächengüte kann eine Stellgröße zur Steuerung zumindest einer der nachfolgend genannten Komponenten der Kalandereinrichtung erzeugt werden: - Dampfblaskasten;

- Dampf-Wassersprüheinrichtung;

- Wassersprüheinrichtung;

- Walzentemperatur;

- Belastung im Waizenspalt, insbesondere Druckprofil.

Ist die Behandlungseinrichtung beispielsweise ais Wtckeleinrichtung für eine Materialbahnrolle ausgebildet, wird an dieser zumindest eine, die Eigenschaften der Oberfläche einer Materiaibahnrolie und/oder einer der Walzen der Wickeleinrichtung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe erfasst und ais Eingangs- große einer Steuerung der Wickeleinrichtung verwendet. In Abhängigkeit der die Eigenschaften der Oberfläche einer Materϊaibahnroile und/oder einer der Walzen der Wickeleinrichtung wenigstens mittelbar beschreibenden Größe wird einer der nachfolgend genannten Parameter der Wickeleinrichtung gesteuert:

- Drehzahl der Tragwalzen; - Anpressdruck im Wickelspalt

Vorzugsweise wird vor der inbetriebnahme der Behandlungseinrichtung ein Ausgangszustand vordefiniert und im Betrieb an den Messorten eine Messung zumindest einer der die Oberfläche der Materialbahn wenigstens mittelbar charakterisie- renden Größe vorgenommen und eine änderung dieser gegenüber dem Anfangszustand überwacht. Dabei können die Vergleichgrößen des Ausgangszustandes frei definiert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführung kann als Ausgangszustand eine Einstellung der Behandlungseinrichtung angesehen werden, mittels welcher ein geringer Einfluss auf die Oberflächenbeschaffenheit der Materialbahn erzeugt wird.

Eine alternative Möglichkeit besteht darin, als Ausgangszustanci einen Zustand frei vom Durchlauf einer Materialbahn anzusehen und die zu beurteilenden Messorte im Messbereich mit einem Material abzudecken, das eine bekannte möglichst homogene Oberflächencharakteristik aufweist. Mitteis dieser Abdeckung erfolgt eine Referenzmessung. Ferner können zur Definition des Ausgangszustandes die Oberflächen der noch nicht von der Materialbahn umschlungenen Walze herangezogen werden.

Die einzelnen Messergebnisse, die Istwerte zu einem bestimmten Zeitpunkt bilden, können zu Korrelationszwecken fortlaufend erfasst und mit vordefinierten Messwerten eines Standardmesssystems innerhalb der Maschine oder im Labor verglichen werden.

Die Unterschiede der Messgeometrie bei der Betrachtung von mehr als einem Messort mit der gleichen Detektoreinheit können im Messergebnis mit geeigneten Mitteln kompensiert werden, wobei Referenzmessungen herangezogen werden und/oder theoretische Modelle und/oder vorbekannte experimentelle Kennlinien Verwendung finden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung wird das Reflexionsverhalten der Oberfläche bei verschiedenen Wellenlängen oder Spektren ausgewertet.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ferner mindestens ein Quaiitätswert der Materialbahn wie z.B. Glanz, Glätte, Rauhigkeit, Bedruckbarkeit, Blackening, Faserorientierung aus dem Reflexionsverhalten der Oberfläche bestimmt Dabei können auch weitere verfügbare Messgrößen aus anderen Messeinrichtungen oder Datenquelien wie flächenbezogene Masse, Feuchte, Temperatur, Dicke, Formation, Zusammensetzung, Glanz, Glätte, Rauhigkeit, Bedruckbarkeit, Blackening, Faserorientierung als Zusatztnformationen verwendet werden, um durch geeignete Berücksichtung und Verknüpfung der jeweils relevanten Informationen die Qualitätswerte genauer zu bestimmen.

Die Vorrichtung zur Erfassung zumindest einer eine Oberfläche in einer Behandlungseinrichtung für Materialbahnen wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe, umfassend zumindest eine Emissionsquelle, die auf die Oberfläche gerichtet ist und eine Detektoreinheit, über die das Reflexionsverhalten der Ober- fläche erfolgt, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Emissionsquelle und eine Detektoreinrichtung mehreren Messorten gemeinsam zugeordnet sind. Zwischen der Emissionseinrichtung und der Detektoreinrichtung wird ein Winkel von weniger 150 Grad bezogen auf den Messort gewählt und der Abstand zwischen Messort in der Maschine und Detektoreinrichtung beträgt größer 5 m. Dadurch wird gewähr- leistet, dass die Detektoreinrichtung keinen Extrembedingungen ausgesetzt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei auf einer und/oder beiden Seiten der Materiaibahn durchgeführt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt".

Figur 1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung zur Erfassung wenigstens einer, die Eigenschaften und/oder Güte einer Oberfläche wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe in einer Behandlungseinrichtung;

Figuren 2a und 2b verdeutlichen beispielhaft Ausführungen der Detektorein- richtung;

Figur 3 verdeutlicht die Anordnung der Vorrichtung zur Erfassung wenigstens einer, die Eigenschaften und/oder Güte einer Oberfläche wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe in einer Kalandereinrichtung; Figuren 4a und 4b verdeutlichen Möglichkeiten der Messung in Querrichtung der Oberfläche;

Figur 5 verdeutiicht anhand eines Blockschaltbildes die Verarbeitung der erfassbaren Größen;

Figur 6 verdeutücht die Funktionsweise eines Goniophotometers;

Figur 7 verdeutlicht anhand eines Signalflussbildes ein Verfah- ren zur Optimierung der Betriebsweise einer Behandlungseinrichtung; und

Figur 8 verdeutlicht ein weiteres Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise einer Behandlungseinrichtung.

Die Figur 1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung 1 zur Erfassung wenigstens einer, die Eigenschaften und/oder Güte einer Oberfläche 2 wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe aus deren Reflexionsverhalten. Die Vorrichtung 1 dient dabei der Erfassung dieser Größen an zumindest zwei unterschiedlichen, insbesondere zueinander beabstandet angeordneten Messorten 3 und 4 in einer Behandlungseinrichtung 5 für eine Materialbahn 6. Die Messorte 3, 4 können je nach Größe und Ausrichtung punkt-, linien- oder flächenförmige Bereiche beschreiben. Jeder einzelne Messort 3, 4 ist dabei durch Koordinaten in einem ortsfesten Koordinatensystem XYZ beschreibbar. Das XYZ-Koordinatensystem wird mit Bezug auf eine Einrichtung oder Vorrichtung, in welcher das Reflexionsverhalten der Oberfläche 2 ermittelt werden soll, festgelegt. Handelt es sich bei den Oberflächen 2 gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung direkt um die Oberfläche 2 von Materialbahnen 6, insbesondere in Form von Faserstoffbahnen, beispielsweise Papier-, Karton- oder Tissuebahnen und damit um eine durch eine Maschine bewegte Oberfläche 2, wird das Koordinatensystem XYZ durch die jeweilige Behandlungseinrichtung 5 und damit des Teils der Maschine zur Herstellung derartiger Bahnen bestimmt, in weicher wenigstens eine, die Eigenschaften und/oder die Güte der Oberfläche 2 der Materialbahn 6 wenigstens mittelbar charakterisierende Größe erfasst wird. Die X-Richtung wird dabei durch die Füh- rungsrichtung der Materialbahn 6, die auch der Maschinenlängsrichtung entspricht, beschrieben. Diese wird auch ais Maschinenrichtung MD-Richtung

bezeichnet. Die Y-Richtung beschreibt die Richtung senkrecht zur Maschinenrichtung MD und wird auch mit CD bezeichnet.

Die Figur 1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung anhand einer Ansicht von rechts den Grundaufbau der Vorrichtung 1 zur Erfassung einer die Eigenschaften einer Oberfläche 2 wenigstens mitteibar charakterisierenden Größe mit Zuordnung zu einer Behandlungseinrichtung 5. Die Vorrichtung 1 umfasst dazu zumindest eine Emissionseinrichtung 7, insbesondere in Form einer Lichtquelle. Vorzugsweise ist die Lichtquelle 7 derart ausgewählt und ausgebildet, dass diese zur Ausleuchtung der Oberfläche 2 an den beiden Messorten 3 und 4 geeignet ist. Der Abstand a-[ beschreibt den Abstand zwischen der Emissionseinrichtung 7 und dem Messort 3, der Abstand a 2 beschreibt den Abstand zwischen der Emissionseinrichtung 7 und dem Messort 4. Die von der Emissionseinrichtung 7 ausgesandten und an der Oberfläche 2 einfallenden Lichtstrahlen 8, 9 treffen dabei auf die Oberfläche 2 an den zueinander in Maschinenrichtung MD beabstandet angeordneten Messorten 3 und 4 auf. Bei der Oberfläche 2 der Materialbahn 6 handelt es sich um eine bewegte Oberfläche. An dieser werden die einfallenden Lichtstrahlen 8, 9 zumindest teilweise reflektiert. Die Lichtstrahlen 8, 9 treffen dazu schräg, das heißt in einem Einfallswinkel CH auf die Oberfläche 2 am Messort 3 auf und in einem Einfallswinkel α 2 am Messort 4. Der Winkel α wird relativ zu einer Senkrechten, dem Einfailsiot L, hier Li und L 2 an der Oberfläche 2 gemessen. Die Lichtstrahlen 8, 9 an den beiden Messorten 3, 4 werden im Bereich dessen an der Oberfläche 2 reflektiert und die reflektierten Lichtstrahlen 10, 11 treten in einem sogenannten Ausfallwinkel ßi beziehungsweise ß 2 wieder aus. Auch der einzelne Ausfallwinkei ßi beziehungsweise ß 2 bestimmt sich in Bezug auf das Lot Li beziehungsweise L 2 , an die Oberfläche 2. Die einfallenden Lichtstrahlen 8 beziehungsweise 9, die Lote L 5 , L 2 sowie die ausfallenden beziehungsweise reflektierten Strahlen 10, 11 liegen dabei in einer Ebene. Für den Messort 3 liegen diese in einer Ebene E 3 und für den Messort 4 liegen diese in einer Ebene E 4 . In Abhängigkeit der Opazität der Oberfläche 2 können entweder die Lichtstrahlen 8, 9 vollständig reflektiert werden oder aber ein Teil wird trans- mittiert und absorbiert.

Die reflektierten Lichtstrahlen 10, 11 werden von einer beiden Messorten 3 und 4 gemeinsam zugeordneten Detektoreinrichtung 12 erfasst. Die Detektoreinrichtung 12 kann verschiedenartig ausgeführt sein. Bei dieser kann es sich um eine Bilderfassungseinrichtung 13 handeln. Die Bilderfassungseinrichtung 13 kann beispielsweise in Form einer Kamera ausgeführt sein, mit welcher die reflektierten Lichtstrahlen 10 beziehungsweise 11 für die einzelnen Messorte 3 und 4 simultan erfasst werden, wobei durch eine entsprechende Zuordnungseinrichtung 14 der Bezug zwischen Bilderfassung 13 und den Messorten 3 und 4 hergestellt wird und eine genaue Zuordnung der aus den ausfallenden Lichtstrahlen 10, 11 ermittelbaren und ableitbaren Reflexionswerte ermöglicht. Die Oberflächengüte der Oberfläche 2 im Bereich der Messorte 3, 4 kann als eine Funktion des Reflexionsverhaltens, insbesondere des Reflexionsgrades RG im Bereich dieser Messorte 3, 4 beschrieben werden.

Bezüglich der weiteren Ausführung der Detektoreinheit 12 bestehen je nach Art der Bildverarbeitung unterschiedliche Möglichkeiten. Diese kann gemäß einer ersten Ausführung in Figur 2a lediglich mit der Bilderfassungseinrichtung 13 sowie der Zuordnungseinrichtung 14 und einer Schnittstelle 15 in Form einer Kommuni- kationsschnittstelle zur vorzugsweise sofortigen Weitergabe der ermittelten Informationen ausgestattet sein. Die Schnittstelle 15 umfasst in diesem Fall zumindest eine Sendereinrichtung 16, die die ermittelten Parameter an eine Empfangseinrichtung 17 einer Bild Verarbeitungseinrichtung 18 weiterleitet. Die Empfangseinrichtung 17 kann dabei in einer separaten beabstandet zur Detektoreinrichtung 12 angeordneten Einrichtung 18 integriert sein.

Demgegenüber verdeutlicht die Figur 2b eine Ausführung der Detektoreinrichtung 12 mit integrierter Bildverarbeitungseinrichtung 18. Diese umfasst eine Bilderfassungseinrichtung 13, eine Zuordnungseinrichtung 14 zu den einzelnen Messorten 4 und 3, wobei die Zuordnungseinrichtung 14 auch mit der Erfassungseinrichtung bereits eine Einheit bilden kann. Die Bildverarbeitungseinrichtung 18 ist hier in der Detektoreinrichtung 12 integriert, das heißt, dass bereits in dieser eine Bitderfas-

sung, Speicherung und Auswertung erfolgen kann. Auch diese Detektoreinrichtung 12 ist vorzugsweise mit einer Kommunikationsschnittstelle 15 versehen, aus der die durch die Prozesse der Bild Verarbeitung ermittelten Kennwerte ausgelesen werden können.

Die Figur 3 verdeutlicht eine konkrete Anwendung einer Vorrichtung 1 zur Erfassung zumindest einer, die Eigenschaften, insbesondere der Güte der Oberfläche 2 einer Faserstoffbahn beziehungsweise eine diese wenigstens mittelbar charakterisierende Größe in einer Kaiandereinrichtung 19. Wenigstens „mittelbar charakteri- sierend" bedeutet dabei, dass es sich nicht um die Größe direkt handeln muss, sondern es kann auch eine diese Größe beziehungsweise eine diesen Eigenschaftsparameter beschreibende Größe sein, die beispielsweise mit dieser in einem direktem funktionalem oder proportionalem Zusammenhang steht,

Dargestellt ist hier beispielhaft eine Kalandereinrichtung 19 zum Kalandrieren der Materialbahn 6. Der Kaiander 19 umfasst eine Mehrzahl von Glättzylindern 20.1 bis 20.6, wobei jeweils zwei miteinander einen Glättspalt 21.1 bis 21.5 bilden. Durch den Giättspalt 21.1 bis 21.5 wird dabei die Materialbahn hindurchgeführt und einer Oberflächenbehandlung ausgesetzt, im Glättspalt 21.1 bis 21.5 ist die Behandlung der Materialbahn 6 dabei durch verschiedene Prozessparameter beschreibbar, insbesondere einen Druck p und eine Temperatur T. Durch diese Maßnahmen wird die Materialbahn 6 beim Durchlaufen der Kalandereinrichtung 19 hinsichtlich ihrer Oberfläche veredelt. Zwischen den Giättspalten 21.1 bis 21.5 erfolgt die Führung der Materialbahn an Führungswalzen, hier beispielsweise für die drei Messorte 3, 4, 22 mit 27, 28 und 29 bezeichnet. Die Oberfiächeneigen- schaften ändern sich dabei vom Einlauf in die Kalandereinrichtung 19 in Durch- laufrächtung. Um während des Kalandrierprozesses die änderung der Eigenschaften der Oberfläche 2, insbesondere die an dieser erzielte Glätte G oder Rauhigkeit R zu ermitteln, ist der Kalandereinrichtung 19 eine erfindungsgemäße Vor- richtung 1 zugeordnet. Dabei sind in der dargestellten Ausführung beispielhaft drei Messorte vorgesehen, ein erster Messort 3, ein zweiter Messort 4 und ein dritter Messort 22, die hier beispielhaft in Maschinenrichtung MD der Behandlungsein-

richtung 5 in Form der Kalandereinrichtung 19 zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Maschinenrichtung MD der Behandlungseinrichtung 5 wird durch die Durchlaufrichtung der Materialbahn durch diese bestimmt. Dazu ist im dargestellten Fall ein Koordinatensystem XYZ vorgesehen, wobei die X-Richtung die Erstre- ckung in Maschinenrichtung MD bestimmt. Der erste Messort 3 ist dabei im Bereich des Einlaufes oder des Durchlaufes nach dem ersten Glättspalt 21.1 angeordnet. Der dritte Messort 22 ist hinter dem letzten zu durchlaufenden Glättspalt 21.5 der Kalandereinrichtung 19 angeordnet, und der weitere zweite Messort 3 ist einer Behandiungsstation dazwischen zugeordnet.

Die Emissionseinrichtung 7 emittiert Licht auf die Oberfläche 2 der Materialbahn 6 an den Messorten 3, 4 und 22. Erkennbar sind hier die unterschiedlichen Abstände zwischen der Lichtquelle 7 und den Messorten 3, 4 und 22, das heißt dem Auftreffbereich an der Oberfläche 2, ferner die Lichtstrahlen 8, 9 und 23, die in einem, hier aus Gründen der übersichtlichkeit nicht dargesteilten Einfallswinkel α-i, α 2 und 0 3 auf die Oberfläche 2 treffen. Die Lichtstrahlen 8, 9 und 23 werden an der Oberfläche 2 reflektiert und die daraus reflektierten Lichtstrahlen 10, 11 und 24 werden von der Detektoreinrichtung 12 erfasst. Die Detektoreinrichtung 12 ist hier in Form einer Kamera ausgeführt. Erkennbar sind dabei ferner die unterschiedli- chen Abstände zwischen der Oberfläche 2 am Messort 3, 4 und 22 und der Detektoreinrichtung 12 sowie die unterschiedlichen, hier jedoch nicht bezeichneten Ausfaliwinkel. über die Detektoreinrichtung 12 wird aus den reflektierten Lichtstrahlen 10, 11 und 24 zumindest eine, das Reflexionsverhalten der Oberfläche 2 wenigstens mittelbar charakterisierende Größe, insbesondere der Reflexionsgrad am jeweiligen Messort 3, 4 beziehungsweise 22 bestimmt und aus diesem ein Rückschiuss auf die Parameter beziehungsweise Eigenschaften der Oberfläche 2 der Materialbahn an diesen Messpunkten 3, 4, 22 gezogen.

Die Figur 3 verdeutlicht beispielhaft eine Ausführung mit Messung an zueinander beabstandeten Messorten 3, 4, 22 in Maschinenrichtung und damit an unterschiedlichen Messorten innerhalb einer Behandlungseinrichtung 5. Aus diesen einzelnen, den Messorten 3, 4 und 22 zugeordneten Messergebnissen, die in der

Regel weiter ausgewertet werden, kann ein RückschJuss auf die Funktionsweise und die Optimierungsmögiichkeiten der Betriebsweise der Materialbahnbehand- lungseinrichtung 5 gezogen werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn am Messort 22 nicht die Parameter ermittelt werden, die der geforderten Ober- flächengüte entsprechen würden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung werden nicht nur Messorte 3, 4 und eventuell 22 in Maschinenrichtung vorgesehen, sondern die Messorte 3, 4 und 22 werden vorzugsweise als Messbereiche ausgebildet, die sich über einen Teil der Maschinenbreite, das heißt quer zur Maschineniängsrichtuπg MD, erstrecken. Dies entspricht dem Koordinatensystem an die entsprechende Behandlungseinrichtung 5 der Y-Richtung. Ein Beispiel ist in schematisiert vereinfachter Darstellung in der Figur 4a wiedergegeben. Hier sind die einzelnen Messorte 3, 4 als Messbereiche ausgebildet, die sich über einen Teil der Breite der zu beurteilenden Oberfläche 2 erstrecken. Um gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung in Figur 4b die gesamte Breite zu überwachen, sind vorzugsweise zumindest zwei oder eine Mehrzahl von Detektoreinrichtungen 12 quer (CD- Richtung) zur Maschinenrichtung MD angeordnet und ermöglichen eine Bilderfassung über die gesamte Maschinenbreite in einem Messbereich, der durch die glei- che Koordinate in Maschinenrichtung MD charakterisiert ist. Dadurch kann beispielhaft über die gesamte Oberflächenbreite, insbesondere Materialbahnbreite, eine Aussage über das Glättverhalten vorgenommen werden. Dies wird durch Erstellung eines Querprofiles ermöglicht.

Vorzugsweise sind die einzelnen Detektoreinrichtungen 12 einem Messbereich 3.n, 4.n zugeordnet, der sich in Querrichtung, das heißt quer zur Maschineniängsrichtung, erstreckt.

Als Parameter zur Bestimmung wenigstens einer, die Eigenschaften beziehungs- weise die Güte der Oberfläche 2 wenigstens mittelbar beschreibenden Größe, können die den Ausfalllichtstrahl 10, 11 wenigstens mittelbar beschreibenden

Größen verarbeitet werden, insbesondere der Reflexionsgrad. Dies ist beispieis-

weise in Figur 5 anhand eines Blockschaltbildes wiedergegeben. Daraus ersichtlich ist, dass hier als Eingangsgrößen für die Lichtstrahlen 10 und 11 jeweils zumindest der Reflexionswinke! in Form des Ausfallwinkels ßi und ß 2 ermittelt wird sowie eventuell die Messgeometrie, das heißt die Parameter, die die Anordnung der Messanordnung beschreiben, beispielsweise der Abstand a der Emissionsquelle sowie der Abstand b zwischen den Messorten 3, 4 und der Detektoreinrichtung 12. Ferner werden aus der Bildaufnahmeeinrichtung 13 Parameter bestimmt, die einen Rückschluss auf die Eigenschaften erlauben. Als Eigenschaften können dabei beispielsweise die Rauhigkeit R oder die Glätte G einer Oberfläche 2 als direkte Funktion des Reflexionsgrades RG bestimmt werden.

insbesondere wenn die Oberfläche 2 im Bereich des Messortes 3, 4 gekrümmt ausgebildet ist, wird erfindungsgemäß eine sogenannte Micro-Goniophotometera- nordnung als Detektoreinrichtung 12 verwendet. Das Micro-Goniophotometer ist hierbei den Messorten 3 und 4 zugeordnet. Die Funktion eines Micro-Goniopho- tometers ist beispielhaft aus „A Micro- Goniophotometer and the Measurement of the Print Gloss" aus Journal of Imaging Science and Technology, Vol. 48, Nr. 5, S. 458 ff. vorbekannt. Daraus ersichtlich ist, dass die einzelnen Lichtstrahlen über eine Ausrichtungseinrichtung 25 auf die Messorte 3 und hier nicht dargestellt 4 geworfen werden. Dadurch treffen im Messbereich der Messorte 3 und 4 immer gleich gerichtete Lichtstrahlen auf die Oberfläche 2 auf. Das Koordinatensystem ist hier in den Mittelpunkt der gekrümmten Fläche verlegt. Die X-Richtung verläuft durch den Durchmesser. Die Y-Richtung verläuft in Querrichtung. Die einfallenden Lichtstrahlen werden an der Oberfläche 2 reflektiert und treten als reflektierte Lichtstrahlen 10 und 11 wieder aus. Diese werden über eine Bilderfassungseinrichtung 13, insbesondere in Form einer Kamera, erfasst und es wird ein Bild erstellt, welches in Abhängigkeit des Winkels Gamma aufgetragen wird. Dieser Winkel Gamma entspricht dabei dem Hauptneigungswinkel der gekrümmten Oberfläche 2,

über das Goniophotometer wird dabei ein zweidimensionales Bild ersteilt. Dabei misst das Goniophotometer die reflektierten Lichtstrahlen 10 und 11 als Funktion

des Winkels zwischen dem Lot L an die Oberfläche 2 und der Detektoreinrichtung 12, dem Winkel der Emissionsquelle 7 zum Lot, das heißt der Einfall- und Ausfali- winkel und/oder dem Winkel Gamma der Neigung der Oberfläche 2. In Abhängigkeit einer dieser Größen kann dabei eine zweidimensionale Reflektionsfaktorfunk- tion erstellt werden, die über die gekrümmte Oberfläche 2 einen bestimmten Verlauf beinhaltet.

Die in den Figuren beschriebenen Möglichkeiten der Ermittlung einer das Reflexi- onsverhalten der Oberfläche 2 wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe stellen Beispiele dar. Entscheidend ist, dass gleichzeitig an zumindest zwei unterschiedlichen Messorten 3, 4 eine Ermittlung dieser Größen erfolgt und eine Auswertung vorgenommen wird. Daraus ergeben sich unterschiedliche Möglichkeiten. Insbesondere kann bei Anordnung der Messorte 3, 4 mit den gleichen Koordinaten in Maschinenrichtung MD ein Querprofil über die gesamte Breite auf einfache Art und Weise erstellt werden. Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung kann beispielsweise die Funktionsweise einer Behandlungseinrichtung 5 in Durchlaufrichtung der Materialbahn beurteilt werden. Ferner ist es mögiich, in einem Messbereich änderungen in der Funktionsweise der Behandlungseinrichtung 5 zu detektieren und aktiv auf diese einzuwirken oder auch in diesem Bereich im Hinblick auf gewünschte vordefinierte einzustellende Funktionsparameter die Anlage in optimierter Weise zu betreiben.

Gemäß einer ersten Ausführung in Figur 7 wird dabei zumindest an zwei Messorten 3 und 4, die in Längsrichtung, das heißt MD-Richtung der Maschine zueinan- der versetzt angeordnet sind und/oder in Querrichtung, das heißt in CD-Richtung, das Reflexionsverhalten der Oberfläche 2 in diesen Messbereichen 3, 4 überwacht. Dazu werden jeweils Istwerte einer oder mehrerer das Refiexionsverhalten an den Oberflächen 2 im Bereich der Messorte 3 und 4 wenigstens mittelbar charakterisierender Größen X 3 und X 4 fortlaufend überwacht und mittels der Vorrichtung 1 erfasst. Diese sind eine Funktion der Glätte G oder der Rauhigkeit RG der Oberfläche 2 in diesen Bereichen und führen zu Istgrößen G 3 und G 4 beziehungsweise R 3 und R 4. In Abhängigkeit von einer gewünschten Sollvorgabe

Rsoii3, Rsoii4 beziehungsweise Gsoiß, G So ii4 erfolgt dann ein Vergleich mit den ermittelten Größen. Ergibt dieser Vergleich eine Abweichung, wird eine Stellgröße Y 3 beziehungsweise Y 4 zur Ansteuerung an den Behandlungseinrichtungen 5 im Bereich der Messorte 3 und 4 bestimmt. Da insbesondere bei Kalandereinrichtun- gen 19 die Funktion insbesondere über die Drücke in den einzelnen Glättspalten als auch über die Temperaturen eingestellt werden kann, können in den einzelnen Messortsbereichen 3 und 4 unterschiedliche Maßnahmen getroffen werden. Dabei kann zumindest entweder nur in einem Messbereich 3, 4 eine Parameteränderung erfolgen, oder aber vorzugsweise in beiden. Diesbezüglich werden die entspre- chenden Messergebnisse in die Steuerung der Betriebsweise der Kalandereinrichtung 19 integriert.

Gemäß Figur 8 wird ein Ausgangszustand für jeden der Messorte 3, 4 vordefiniert. Der Ausgangszustand ist hier mit A bezeichnet. Dieser vordefinierte Ausgangszu- stand ist dabei durch die Ausgangszustandsgrößen X 3A und X 4A charakterisiert. Diese werden als Vergleichs- oder Referenzwerte für das weitere Verfahren zugrunde gelegt. Diese können vordefiniert sein oder aber im Betrieb der Maschine bestimmt werden. Auf die Bestimmung wird im Nachfolgenden noch näher eingegangen. Die Maschine beziehungsweise Behandlungseinrichtung 5 wird dann im Normalbetrieb betrieben und es erfolgt die Messung der Ist-Werte zumindest einer das Reflexionsverhalten der Oberfläche 2 in den Messorten 3, 4 beziehungsweise Messbereichen wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen X 3 , X 4 . Diese Ermittlung erfolgt fortlaufend und es erfolgt ein Vergleich mit den den Ausgangszustand A charakterisierenden Größen X 3A , X 4 A, wobei aus dem Vergleich eine Abweichungsvariable δX 3 und AX 4 ermittelt wird, die fortlaufend ermittelt wird. In Abhängigkeit einer änderung dieser Abweichungsvariable δX 3 beziehungsweise AX 4 kann dann auf eine änderung der Oberflächeneigenschaften der gerade durchlaufenden Oberflächen 2 in einer Kalandereinrichtung 19 geschlossen werden und somit Fehler in einer herzustellenden Materialbahn 6 über deren Länge ermittelt werden. Der Ausgangszustand A kann verschiedenartig ermittelt werden. Gemäß einer ersten Ausführung wird lediglich im Betriebsschritt A eine Referenzmessung an der Oberfläche 2 der Materialbahn an den

Messorten 3 und 4 der Behandlungseinrichtung 5 vorgenommen. Dabei wird diese vorzugsweise derart eingestellt, zumindest in einem der Messbereiche 3 oder 4, dass ein möglichst geringer Einfiuss auf die Materialbahn 6 ausgeübt wird. Dies kann beispielsweise in der Kalandereinrichtung 19 derart erfolgen, dass im Mess- bereich 3 der Druck p und die Temperatur T über dem eigentlichen Normalbe- triebszustand verringert werden. Denkbar ist es auch, hier die Messung beim Anlaufen der Kalandereinrichtung 19 vorzunehmen, in welcher diese noch nicht die Betriebstemperatur erreicht hat.

Eine weitere Möglichkeit der Bestimmung der Ausgangsgrößen X A3 und X A4 . erfolgt bei Abdeckung der Messbereiche 3 beziehungsweise 4 durch Mittel, die eine bekannte und möglichst homogene Oberflächencharakteristik aufweisen. Die Referenzmessung wird an dieser Abdeckung vorgenommen. Auch dann wird die Messung im Normalbetrieb der Maschine fortgesetzt und die Signaländerung im Normalbetrieb gegenüber dem Anfangszustand überwacht. Optional kann hier ein weiterer Schritt eingefügt werden, indem die Referenzmessung mit weiteren bekannten Materialien erfolgt.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausführung kann die Oberfläche der Walze, insbesondere des Giättzylinders erfasst werden und als Ausgangszustand definiert werden. In diesem Fall ist die Materialbahn noch gar nicht durch die Kalandereinrichtung 19 geführt.

Bezugszeicheniiste

1 Vorrichtung

2 Oberfläche

3 Messort, Messbereich

4 Messort, Messbereich

5 Behandlungseinrichtung

6 Materialbahn

7 Emissionseinrichtung

8 Einfallender Lichtstrahl

9 Einfallender Lichtstrahl

10 Reflektierter Lichtstrahl

11 Reflektierter Lichtstrahl

12 Detektoreinrichtung

13 Bilderfassungseinrichtung

14 Zuordnungseinrichtung

15 Schnittstelle

16 Sendeeinrichtung

17 Empfangseinrichtung

18 Bildverarbeitungsetnrichtung

19 Kalandereinrichtung

20.1-20.6 Glättzylinder

21.1-21.5 Glättspalt

22 Messort

23 Lichtstrahl

24 Reflektierter Lichtstrahl

25 Ausrichtungseinrichtung

27 Führungswalze

28 Führungswalze

29 Führungswalze

A Verfahrensschritt ai Abstand a 2 Abstand a 3 Abstand

B Bedruckbarkeit bi Abstand b 2 Abstand b 3 Abstand

E 3 Ebene

E 4 Ebene

G Glätte

G 3 Istwert

G 4 Istwert

Gsoil3, 4 Sollwert

Li Lot

L 2 Lot

L 3 Lot

R Rauigkeit

R 3 Istwert

R 4 Istwert

RG Reflexionsgrad

Rsoll3, 4 Istwert

X 3 Istwert

X 4 Istwert

XA3 Anfangskennwert

XA 4 Anfangskennwert

Y 3 Stellgröße

Y 4 Stellgröße

Einfallswinkel α 2 Einfallswinkel

ßi Ausfallwinkel, Reflexionswinkel ß 2 Ausfallwinkel, Reflexionswinkel