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Dokumentenidentifikation DE4439972A1 15.05.1996
Titel Vorrichtung zur Messung von Materialeigenschaften eines flächenhaften Meßgutes
Anmelder Honeywell AG, 63067 Offenbach, DE
Erfinder Schaust, Karlheinz, Dipl.-Phys., 56133 Fachbach, DE
Vertreter H. Rentzsch und Kollegen, 63067 Offenbach
DE-Anmeldedatum 09.11.1994
DE-Aktenzeichen 4439972
Offenlegungstag 15.05.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.1996
IPC-Hauptklasse G01N 23/02
IPC-Nebenklasse G01N 21/84   
Zusammenfassung Eine Vorrichtung zur Bestimmung von Eigenschaften eines flächenhaften Meßgutes (10) umfaßt eine Strahlungsquelle (14) und eine Detektoranordnung (20). Die Strahlungsquelle (14) und die Detektoranordnung (20) sind in zwei Teilen (12, 18) eines Meßwagens quer zu dem bewegten Meßgut (10) verschiebbar. In einem Teil (18) des Meßwagens ist ein Band (24) über Umlenkrollen (26-26''') geführt und durch eine Antriebsvorrichtung (28, 30) antreibbar. Das Band (24) ist mit einem Fenster sowie mit verschiedenen Kalibriermustern versehen, so daß bei der Messung des Meßgutes (10) das Fenster und bei einer Kalibrierung die Kalibriermuster in den Weg der Strahlung zwischen Strahlungsquelle (14) und Detektor (20) gebracht werden können (Fig. 1).

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US- PS 3 843 890 bekannt, bei der ein Abtaststrahl über ein Kalibrierfilter geführt wird, bevor er das eigentliche Meßgut abtastet.

Die US-PS 5 073 712 zeigt ferner eine derartige Meßvorrichtung, bei der zu beiden Seiten des Meßgutes Kompensationsmuster und in einem feststehenden Gehäuse, in dem ein Abtastspiegel rotiert, zwei Kalibriermuster angeordnet sind. Durch die Erfassung von jeweils zwei Kompensations- und Kalibriersignalen kann jeweils eine Mittelung der Signale vorgenommen werden.

Während dieser Stand der Technik einen feststehenden Abtastkopf benutzt, wobei ein in dem Kopf rotierender Spiegel den durch eine Quelle erzeugten Lichtstrahl über die Bahn des Meßgutes zieht und Sensoren das Reflexlicht erfassen, sind andererseits Meßanordnungen bekannt, bei denen ein Meßwagen quer zu dem flächenhaften Meßgut bewegt wird. Hierbei kann in einer Transmissionsmessung das Meßgut durch eine Quelle mit Infrarotstrahlung oder radioaktiver Strahlung durchstrahlt und über einen Detektor auf der anderen Seite des Meßgutes die Strahlung empfangen werden. Die Strahlungsquelle und der Detektor befinden sich jeweils in einer oberen und unteren Hälfte des Meßwagens, wobei sich das flächenhafte Meßgut zwischen beiden Teilen des Meßwagens erstreckt. Bei einer Remissionsmessung befinden sich Quelle und Detektor in einem Meßkopf auf einer Seite des Meßgutes.

Auch bei diesem Stand der Technik mit einem quer zu dem bewegten flächenhaften Meßgut beweglichen Meßwagen ist es bekannt, eine Kalibrierung bzw. Standardisierung der Messung vorzunehmen. So kann man ein Testmuster mit bekannten Materialeigenschaften seitlich von dem bewegten Meßgut stationär anordnen und mit der Meßeinrichtung vermessen. Ferner zeigt die EP 0 195 168 ein System, bei dem Kalibriermuster auf einer rotierenden Scheibe in den Weg zwischen Strahlungsdetektor und Strahlungsquelle gebracht werden können, wenn sich der Meßwagen seitlich von dem flächenhaften Meßgut befindet. Durch die Korrelation der bekannten Materialeigenschaften mit den Detektorsignalen können Kalibrierparameter bestimmt werden. Mit solchen Kalibrierparametern und einem zugehörigen Meßmodell ist es möglich, die Materialeigenschaften eines unbekannten Musters zu bestimmen. Da diese Grundkalibrierung aufwendig ist und nur von entsprechend geschultem Personal durchgeführt werden kann, wird die Meßeinrichtung im Dauerbetrieb in regelmäßigen Zeitabständen standardisiert. Dabei wird ohne Meßgut die Stärke der Strahlung bei offener Blende vermessen und zusätzlich wird bei geschlossener Blende ein Nullabgleich durchgeführt. Dieses Verfahren ist als Zweipunktstandardisierung bekannt. Dies ermöglicht es beispielsweise, das Absinken der Aktivität einer radioaktiven Quelle auf Grund ihrer Halbwertszeit zu kompensieren sowie die Messung unempfindlich gegen Langzeitdriften in der Elektronik zu machen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufbau der Vorrichtung für eine Kalibrierung und Standardisierung wesentlich zu vereinfachen. Die Lesung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den grundlegenden Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 das in Fig. 1 verwendete Kalibrier- und Standardisierband; und

Fig. 3 Die Auswerte- und Steuereinrichtung für die Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 bewegt sich ein flächenhaftes Meßgut 10, insbesondere eine Papierbahn senkrecht zur Zeichenebene. Ein über dem Meßgut angeordneter oberer Meßwagen 12 enthält eine Quelle 14 zur Abgabe beispielsweise einer radioaktiven Strahlung oder einer Infrarotstrahlung, wobei eine Blende 16 den auf das Meßgut 10 gelangenden Strahl begrenzt.

Ein unter dem Meßgut 10 angeordneter und synchron mit dem oberen Meßwagen 12 bewegter unterer Meßwagen 18 enthält einen oder mehrere Detektoren 20 für den Empfang der durch das Meßgut 10 beeinflußten Strahlung. Die Empfangssignale werden nach Verstärkung in einem Verstärker 22 einer hier nicht dargestellten Auswerteschaltung zugeführt.

Zwischen dem Detektor 20 und dem Meßgut 10 ist parallel zu dem Meßgut 10 ein Band 24 geführt, das in seiner näheren Ausgestaltung in Fig. 2 dargestellt ist. Das Band 24 ist über vier in den vier Eckpunkten eines Rechtecks angeordnete Umlenkrollen 26, 26&min;, 26&min;&min; und 26&min;&min;&min; geführt, wobei eine Umlenkrolle 26 über einen Motor 28 und eine Antriebsverbindung 30 antreibbar ist. Ein Positionssensor 32 erfaßt die jeweilige Stellung des Bandes.

Es versteht sich, daß anstelle des hier gezeigten endlosen Bandes 24 auch ein Band verwendet werden kann, das auf zwei Rollen aufgewickelt ist und durch einen reversierbaren Antrieb der Rolle(n) auf- und abgespult werden kann.

Gemäß Fig. 2 ist das Band 24 mit einem rechteckförmigen Fenster 34 und mit mehreren Kalibriermustern 36, 36&min;, 36&min;&min; und 36&min;&min;&min; versehen. Dem Fenster 34 und den Kalibriermustern 36-36&min;&min;&min; sind Codierungen 38, 38&min;, 38&min;&min;, 38&min;&min;&min; und 38IV zugeordnet, die durch den Positionssensor 32 abgelesen werden können. Beispielsweise besteht die Codierung aus lochförmigen Ausstanzungen und der Positionssensor 32 besteht aus einer Lichtquelle und zugeordneten Lichtempfängern, mit denen die lochförmigen Ausstanzungen erfaßt werden.

Im normalen Meßbetrieb befindet sich das Fenster 34 zwischen der Quelle 14 und dem Detektor 20. Wenn der Meßwagen 12, 18 seitlich-über das Meßgut 10 hinausbewegt ist, so kann eine Überprüfung des Kalibrierstatus erfolgen, indem Messungen mit den Kalibriermustern 36 - 36IV durchgeführt werden. Dazu wird ein durch seine Codierung 38-38IV gekennzeichnetes Kalibriermuster zwischen Quelle 14 und Detektor 20 bewegt. Ein Vergleich der in einem Meßmodellrechner gespeicherten Sollmeßwerte der Kalibriermuster mit den aktuellen Meßwerten der Materialeigenschaften der Kalibriermuster liefert den Kalibrierzustand der Meßeinrichtung. Treten zu große Abweichungen zwischen den gespeicherten und den aktuellen Meßwerten auf, so kann zum einen eine neue Zweipunktstandardisierung durchgeführt werden, indem außerhalb des Meßgutes einmal das Fenster 34 zwischen die Quelle und Detektor 20 bewegt wird zur Messung der maximalen Intensität der Quelle 20 und sodann ein Teil des Bandes 24, der die Quelle 14 abschattet, dazwischenbewegt wird zur Messung des Dunkelzustandes des Detektors 20. Analog hierzu kann man auch die Blende 16 verschließen. Treten trotz der erfolgten Zweipunktstandardisierung weiterhin zu große Abweichungen auf, so erfolgt zum Anderen eine Alarmmeldung zur Reparatur der Meßeinrichtung auf der Bedienstation 48.

Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild eine mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zusammenwirkende Auswerte- und Steuereinrichtung. So werden die verstärkten Detektorsignale einer Auswerteelektronik 40 zugeführt. Eine Motor-Steuereinheit 42 vergleicht die durch den Positionssensor 32 erfaßte Istposition des Bandes 24 mit einer befohlenen Position des Bandes und bringt durch Ansteuerung des Motors 28 das Band 24 in diese befohlene Stellung. Eine Befehls- und Schnittstelleneinheit 44 ist zwischen die Einheiten 40 und 42 und einen Meßmodellrechner 46 geschaltet und kann auf die Quelle 14 Einfluß nehmen. Mit dem Meßmodellrechner 46 ist eine Bedienstation 48 und ein Drucker 50 verbunden.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Bestimmung von Eigenschaften eines flächenhaften Meßgutes (10) mit einer das Meßgut bestrahlenden Strahlungsquelle (14) und einer die durch das Meßgut beeinflußte Strahlung erfassenden Detektoranordnung (20) und mit Kalibriermustern (36-36&min;&min;&min;), die anstelle des Meßgutes zwischen Quelle und Detektor gebracht werden können, um mit dem so gebildeten Signal das Meßsignal zu kalibrieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriermuster (36-36&min;&min;&min;) auf einem beweglichen Band (24) angeordnet sind, das sich zwischen Quelle (14) und Detektoranordnung (20) parallel zu dem Meßgut (10) erstreckt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (24) mit einem Fenster (34) versehen ist, durch welches das Meßgut (10) erfaßt wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (24) als ein über Umlenkrollen (26-26&min;&min;&min;) geführtes Endlosband ausgebildet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (24) mit Codierungen (38-38IV) versehen ist, die von einem Positionssensor (32) erfaßt werden und daß eine Umlenkrolle (26) von einer Antriebsvorrichtung (28, 30) antreibbar ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, wobei die Strahlungsquelle (14) und die Detektoranordnung (20) jeweils in zwei Teilen (12, 18) eines Meßwagens angeordnet sind, der quer zu dem bewegten Meßgut (10) verfahren wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (24) in einem Teil (18) des Meßwagens angeordnet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (24) die Detektoranordnung (20) umschlingt.






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