METHOD FOR DETERMINING THE THICKNESS OF SHEET MATERIAL MOVING OVER ROLLERS

Abstract: 1. A process for the non-contact determination of the thickness (d1 ) of a strip (r) running across a roller (1), by means of a device for the non-contact measurement of the spacing of a surface of an object from a reference plane that is fixed relative to the device, the spacing of a surface of the strip (2) from the reference plane (14) being measured by scanning the surface using a sharply focused light beam (31") moved back and forth, and by receiving the light scattered from the surface in a measuring receiver (6) which possesses a sharply focused receiving characteristic along a line of sight (V6), characterized in that by means of a first device (3, 4, 5, 9', 9, 6) in the region of the roller (1) the spacing (D) between the surface of the strip (2) remote from the roller (1) and the fixed reference plane (14) is measured by axially moving the light beam (31") back and forth relative to the roller, that the surface area of the roller (1), which laterally projects beyond the strip (2), is additionally scanned by a second similarly operating device (3, 4, 5, 8, 7) and thus the spacing (d2 ) between the surface area of the roller (1) and the reference plane (14) of the second device, which coincides with the reference plane of the first device, is measured, and that a difference (D-d2 ) between the two measured spacings (D, d2 ) is formed which in terms of value corresponds to the thickness (d1 ) of the strip.

Description: Verfahren zum Ermitteln der Dicke von Bändern1 welche über Walzen bewegt werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ei Verwah- ren zum Ermitteln der Dicke von Bändern, welche über Walzen bewegt werden. Bei der Fertigung verschiedenartiger Bander könnte man die Dicke der Bänder direkt auf der Walze durch einseitige Abtastung bestimmen, wenn die Walze immer ausreichend genauen Rundlauf hätte. Da das nicht immer der Fall ist, muss für die Bestimmung der Dicke der unrunde Lauf der Walze mit gemessen und berücksich- tigt werden. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein berührungsloses Dickenmessverahren zum Ermitteln der Dicke von Bändern, welche über über Walzen bewegt werden1 anzugeben, mit dem die Dicke dieser Bander auch auf unrund laufenden Walzen berüfungslos bestimmt werden kann. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mittels einer Vorrichtung zum berürungsireien Messen des Abstands einer Stelle auf der Oberiläche eines Objekts von einer Bezugsebene durch Abtasten der Oberfläche mittels eines hin- und herbewegien-scharf gebündelten Lichtstrahls bei der Stelle und durch Registrieren des von der Oberfläche gestreuten Lichts durch einen Messempänger, der nur auf Licht aus einer bestimmten Richtung anspricht (Messeiatfänger mit Visierlinie), der Abstand einer Stelle auf dem Walzenmantel von der Bezugsebene und mit ebenfalls einer solchen Vorrichtung der Abstand einer axial danebenliegenden Stelle auf der Ausseniläche des Bandes von der Bezugsebene gleichzeitig gemessen werden. Solche Vorrichtungen zum berukrungsfreien Messen des Abstands einer Stelle auf der Oberfläche eines Objekts von einer Bezugsebene, wie sie vorstehend angegeben ist, sind an sich bekannt (siehe beispielsweise DE-OS 2 321 211 und DE-PS 2 501 015) und die Kenntnis ihrer Wirkungsweise kann daher hier vorausgesetzt werden, zumal sie für die vorliegende Erfindung von nicht wesentlicher Bedeutung ist. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann die Dicke der Bänder auf elektronische Weise ermittelt werden, indem die mit elektrischen Signalen dargestellte Abstands informafiion für den Walzenmantel von der ebenso dargestellten Abstandsinformation der Aussenfläche in einerelektrischen Subtrahierschaltung abgezogen wird. Vorzugsseise wird ein abtastendes Lichtstrahlbündel in einer Ebene hin- und herbewegt, in welcher die Walzenachse liegt. Vortellhafterweise schneidet die Visierlinie eines MeBempfängers die Walzenachse senkrecht. Yorteilhafterweise werden das abtastende Lichtstrahl- bündel & r den Walzenmantel und das abtastende Lichtstrahlbündel für die Aussenfläche des Bandes aus einem einzigen Lichtatrahlbündel durch einen Strahlteiler erzeugt. In diesem Fall kommt man bei der Durchführung des Verfahrens mit einer einzigen Lichtquelle aus. Die Erfindung wird anhand einer beispielha & en Vorrichtung zur Durchitih±-ung des Verfakrens, welches in der Figur schematisch dargestellt ist, näher erläutert. In der Figur ist mit 1 eine um eine Walzenachse A drehbar gelagerte Walze bezeichnet, bei welcher ein linker und ein unterer Teil weggebrochen sind. Die Walze 1 ist in einer Ansicht senkrecht zur Walzenachse A dargestellt, so dass auf ihren Mantel geblickt wird. Auf der Walze liegt ein Band 2, welches im Schnitt dargestellt ist und von dem ebenfalls ein linker Teil weggebrochen ist. Oberhalb der Walze mit dem Band befindet sich eine Vorrichtung zum berEhrungsfrenen Messen des Abstands einer Stelle auf der Oberfläche eines Objekts von einer Bezugsebene. Dlese Vorrichtung umfasst einen Laser 3, welcher ein Laserstrahlbündel 31 in der waagrechten Richtung 30 aussendet. Dieses Laserstrahlbündel 31 wird von einem Strahlablenker 4 periodisch abgelenkt, so dass er sinh in einer vertikalen Richtung laufend hin- und herbewegt, wobei er seine Richtung 30 beibehalten oder seine Richtung laufend ändern kann. Die Auslenkamplitude braucht nicht allzu gross sein. Die Figur ist in einer Art MomentauSnahme dargestellt, bei welcher das aus dem Strahlablenker austretende Lichtstrahlbündel gerade mit der Achse des Lichtstrahlbündels 31 zusammenfällt, also gerade nicht ausgelenkt ist und dieses Lichtstrahlbündel ist daher ebenfalls mit 31 bezeichnet. Das aus dem Strahlablenker hin--und herbewegte Lichtstrahlbündel trifft auS einen im Strahlengang angeordneten Strahlteiler 5, welcher das hin- und herbewegte Lichtstrahlbündel in zwei getrennte hin- und herbewegte Lichtstrahlbundel aufteilt, wovon das durch den Strahl- teiler 5 durchgegangene Lichtstrahlbündel mit S und das reflektierte Lichtstrahlbündel mit 31" bezeichnet ist. Der Strahlteiler 5 kann beispielsweise ein Strahlteilerwürfel sein. Zwei Messfotodetektoren 6 und 7 sind über der Walze und dem Band so angeordnet, dass der MeEfotodefiektor 6 über dem Band 2 und der MeEfotodetektor 7 über einem freilen Teil des Walzenmantels angeordnet ist. Die Visierlinien 76 und V7 beider Messemofänger 6 und 7 verlaufen vertikal und schneiden die Walzenachse A. Durch einen Spiegel 8 wird das hin- und herbewegte Lichtstrahlbündel 31 zur Visierlinie V7 hingelenkt und das hin- und herbewegte Lichtstrahlbündel 31" durch Spiegel 9' und 9 zur Visierlinie Seide hin- und herbewegten Lichtstrahlbündel 311 und 31 11 schneiden die Visierlinie V7 bzw. V6 stets und überstreichen auch jeweils den Durchstosspunkt M7 bzw. M6, wo die Visierlinie V7 bzw. V6 die Oberfläche der Walze 1 bzw. des Bandes 2 durchstösst. Im Bereich des Lichtstrahlbwndens 31' ist noch ein Strahlteilersoiegel 10 angeordnet, welcher einen Teil des Lichtstrahlbündels 31' auf Messempfänger mit Visierlinien 11, 12 und 13 lenkt, und welche zur Steuerung der Abtastgeschwindigkeit und zum Festlegen der Auslenkamplitude dienen, und durch welche dann die Bezugsebene festgelegt ist, deren Spur in der Zeichenebene waagrecht verläuft und mit 14 bezeichnet ist. Wie schon erwähnt, wird auf die genaue Wirkungsweise der dargestellten Vorrichtung nicht näher eingegangen, weil dies bekannt ist, jedoch sei so viel gesagt, dass aus der Ablenkperiode und aus der Lage des Zeitpunkts relativ zu dieser Periode, bei welchem ein Messemfän- ger 6 oder 7 registriert, der Abstand d2 bzw. D errechnet werden kann, was in einer elektronischen Aus- werteeinrichtung geschehen kann. Nach dem hier vorgeschlagenen Verfahren wird also mit Hilfe des hin- und herbewegten Lichtstrahlbündels 31' und dem Messempiänger 7 der Abstand d2 von der Bezugsebene und mit Hilfe des hin- und herbewegten Lichtstrahl- bündels 31 " und des Messemofängers 6 der Abstand D von der Bezugsebene 14 gemessen. d2 ist der Abstand des Wal- zenmantels von der Bezugsebene und D der Abstand der Aussenfläche des Bandes von der Bezugsebene. Die tatsächliche Dicke dl des Bandes 2 ergibt sich aus der Differenz D-d2. Dies kann mit Hilfe einer elektro- nischen Subtrahierschaltung durchgeführt werden, weil eine Vorrichtung zum berührungsfreien Messen des Abstands in der Regel eine elektronische Auswerteeinrichtung besitzt, aus welcher D und d2 mit elektrischen Signalen vercodet entnehmbar sind. Dadurch, dass die Visierlinien V6 und V7 die Walzenachse senkrecht schneiden, durchstoBen sie auch den Walzenmantel bzw. die AuBenfläche des Bandes senkrecht. Dies ist besonders zweckmässig, weil in diesem Fall kein Versatz der MeEp=Akte M6 und 147 auf den Oberflächen der verschiedenen Abständen D und d2 auftritt. Der optische Weg des Strahlenbündels 31 kann kürzer Bezugsebene festgelegt ist, deren Spur in der Zeichenebene waagrecht verläuft und mit 14 bezeichnet ist. Wie schon erwähnt, wird auf die genaue Wirkungsweise der dargestellten Vorrichtung nicht näher eingegangen, weil dies bekannt ist, jedoch sei so viel gesagt, dass aus der Ablenkperiode und aus der Lage des Zeitpunkts relativ zu dieser Periode, bei welchem ein Messemp±än- ger 6 oder 7 registriert, der Abstand d2 bzw. D errechnet werden kann, was in einer elektronischen Auswerteeinrichtung geschehen kann. Nach dem hier vorgeschlagenen Verfahren wird also mit Hilfe des hin- und herbewegten Lichtstrahlbündels 31' und dem Messempzänger 7 der Abstand d2 von der Bezugsebene und mit Hilfe des hin- und herbewegten Lichtstrahl bündels 31" " und des MeBempf2ngers 6 der Abstand D von der Bezugsebene 14 gemessen. d2 ist der Abstand des Wal- zenmantels von der Bezugsebene und D der Abstand der Aussenfläche des Bandes von der Bezugsebene. Die tatsächliche Dicke dl des Bandes 2 ergibt sich aus der Differenz D-d2. Dies kann mit Hilfe einer elektro nischen Subtrahierschaltung durchgeührt werden, weil eine Vorrichtung zum beruhrungsfreien Messen des Abstands in der Regel eine elektronische Auswerteeinrichtung besitzt, aus welcher D und d2 mit elektrischen Signalen vercodet entnehmbar sind. Dadurch, dass die Visierlinien V6 und V7 die Walzenachse senkrecht schneiden, durchstossen sie auch den Walzenmantel bzw. die Aussenfläche des Bandes senkrecht. Dies ist besonders zweckmässig, weil in diesem Fall kein Versatz der Messpunkte M6 und M7 auf den Oberflächen der verschiedenen Abständen D und d2 auftritt. Der optische Weg des Strahlenbündels 31' kann kürzer als der des Strah.lenbUndels 3111 gewählt werden, da das Teilstrahlbündel 31' nur den unrunden Laui der Walze zu messen hat. An dieser Stelle wird betont, dass die in der Figur dargestellte Anordnung besonders vorteilhaft ist, dass aber durchaus auch zwei getrennte Vorrichtungen zum berührungsfreien Messen für die Messpunkte M6 und verwendet werden können. Es kommt auch nicht darauf an, wie die Messergebnisse aus der Vorrichtung ermittelt werden. Es ist jede Vorrichtung zum berührungs freien Messen des Abstands einer Stelle auf der Oberfläche eines Objektes von einer Bezugsebene geeignet, bei welcher der Abstand durch Abtasten der Oberfläche mittels ein hin- und herbewegten, scharf gebündelten Lichtstrahls bei der Stelle und durch Registrieren des von der Oberfläche gestreuten Lichts durch einen Mess- empfangor ermittelt wird. Die Abtastung und Messung kanr, mit einer solchen Vorrichtung so schnell erfolgen, dass das bewegte Band und die sich drehende Walze als ruhend betrachtet werden können. Dadurch wird auch der Effekt einer gleichzed- tigen Messung bei beiden Punkten M6 und M7 erzielt. Man erhält auf diese Weise besonders genaue Messungen. 5 Patentansprüche 1 Figur

Claims: Patentanstrüche 1. Verfahren zum Ermitteln der Dicke von Bändern, welche über Walzen bewegt werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daB mittels einer Vorrichtung zum berührungsfreien Messen des Abstandes einer Stelle auf der Oberfläche eines Objekts von einer Bezugsebene durch Abtasten der Oberfläche mittels eines hin- und herbewegten1 scharf gebündelten Lichtstrahls bei der Stelle und durch Registrieren des von der Oberfläche gestreuten Lichts durch einen Messemp- fänger, der nur auf Licht aus einer bestimmten Richtung anspricht ( eBempf2nger mit Visierlinie), der Abstand einer Stelle auf dem Walzenmantel von der Bezugsebene und mit ebenfalls einer solchen Vorrichtung der Abstand einer axial danebenliegenden Stelle auf der Aussenfläche des bewegten Bandes von der Bezugsebene gleichzeitig gemessen werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die mit elektrischen Signalen dargestellte Abstandsinformation für den Walzenmantel von der ebenso dargestellten Abstandsinformation fi;r Oe Aussenfläche in einer elektrischen Subtrahierschaltung abgezogen wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass ein abtastendes Lichtstrahlbündel in einer Ebene hin- und herbewegt wird, in welcher die Walzenachse liegt. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Visierlinie eines Messempfängers die Walzenachse senkrecht schneidet. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das abtastende Lichtstrahlbündel für den Walzermantel und das ' abta- stende Lichtstrahlbündel für die Aussenfläche des Bandes aus einem einzigen Lichtstrahlbündel durch einen Strahlteiler erzeugt wird.

Inventors: BODLAJ, VIKTOR, DR.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1979
Main classification: G01B11
IPC codes: G01B11