DE19729005A1

DE19729005A1 - Device for measuring cross profiles of certain properties of a running material web, in particular made of paper or cardboard

Info

Publication number: DE19729005A1
Application number: DE1997129005
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl Ing Hartenstein; Uwe Dr Lampe; Christoph Dr Roth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-02-04
Also published as: WO1999002940A1

Abstract

The invention relates to a device for measuring cross-sections of specific properties of a continuous material web. Said device is characterized in that sensors for detecting measured values are connected to a measuring frame which covers the continuous paper web in lateral direction. A plurality of sensors (10, 10'...; 201, 201'), forming a sensor array (210), is fixed to the measuring frame (200). The measuring frame (200) can be displaced laterally in relation to its length across a relatively small range. This increases the number of measuring points per sensor (10, 201) used to measure the cross-section of the properties that are to be determined.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung von Querprofilen bestimmter Eigenschaften einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Pappe, mit Senso ren zur Erfassung von Meßwerten, die mit einem die laufende Materialbahn in Querrichtung überspannenden Meßrahmen verbun den sind.The invention relates to a device for measurement of cross profiles of certain properties of an ongoing Material web, especially made of paper or cardboard, with Senso ren for the acquisition of measured values, which with one the current Connect the material web in the transverse direction spanning the measuring frame they are.

Zur Bestimmung von Profilen von Papier- oder Pappeeigenschaf ten, wie beispielsweise Porosität und/oder Formation quer zu einer laufenden Papierbahn, wurde bislang mit einem einzigen Sensor traversierend gemessen. Bei solchen Messungen ist die Zahl der Meßpunkte allein von der Meßgeschwindigkeit des Sen sors abhängig. In kinematischer Umkehrung zu einem traversie renden Meßsensor könnte auch mit einem feststehenden Sensor array mit einer Vielzahl von Sensoren gemessen werden. Sen sorarrays zur Bestimmung von Querprofilen werden bisher in Papierfabriken nicht eingesetzt, da bei der großen Breite der Papierbahnen die Anzahl der Sensoren und der damit verbundene technische Aufwand zu groß würde.For determining profiles of paper or cardboard properties such as porosity and / or formation across a running paper web, has so far been used with a single one Sensor traversing measured. With such measurements the Number of measuring points solely from the measuring speed of the Sen sors dependent. In kinematic reversal to a traversy Renden measuring sensor could also with a fixed sensor array can be measured with a variety of sensors. Sen Sorarrays for determining cross profiles have so far been described in Paper mills not used because of the large width of the Paper webs the number of sensors and the associated technical effort would be too great.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine praxisgerechte Vor richtung aus einem Sensorarray mit einer möglichst geringen Anzahl von Einzelsensoren zu schaffen, die für die Messung von Querprofilen geeignet ist.The object of the invention is therefore a practical before direction from a sensor array with the smallest possible Number of individual sensors to be used for the measurement of cross sections is suitable.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is according to the invention in a device initially mentioned type with the characteristic features of the Claim 1 solved. Advantageous further developments are specified in the subclaims.

Durch die Erfindung wird die Zahl der Meßpunkte von linearen Sensorarrays zur Messung des Querprofiles der Papierbahn auf grund einer lateralen Bewegung des gesamten Meßrahmens er höht. Damit kann vorteilhafterweise ein lineares Sensorarray auch zur Regelung des Querprofiles bestimmter Eigenschaften im Produktionsprozeß der Papierbahn mittels einer Papier maschine mit Papierauflauf und Stellgliedern eingesetzt werden. Nach der Theorie ist es erforderlich, daß für die Regelung jedes Stellgliedes am Papierauflauf jeweils drei Meßwerte benötigt werden. Bei einer Papierbahnbreite von bis zu 10 m können z. B. ca. 120 Stellglieder am Stoffauflauf vorhanden sein, die eine Zahl von 360 Meßwerten benötigen. Bei dem Aufbau eines Sensorarrays wäre damit verbunden, daß 360 Einzelsensoren benötigt würden.By the invention, the number of measuring points from linear Sensor arrays for measuring the transverse profile of the paper web due to a lateral movement of the entire measuring frame increases. This can advantageously be a linear sensor array also for controlling the cross profile of certain properties in the production process of the paper web by means of a paper machine with paper head and actuators become. According to the theory, it is necessary for the Regulation of each actuator on the paper headbox three Measured values are required. With a paper web width of up to to 10 m z. B. approx. 120 actuators on the headbox be available that require a number of 360 measured values. When building a sensor array, this would mean that 360 individual sensors would be required.

Die Erfindung ermöglicht, daß die hohe Zahl von 360 Einzel sensoren verringert wird, um den Aufwand für das gesamte Meßsystem in Grenzen zu halten. Dazu braucht der gesamte Meßrahmen quer zur Papierbahn jeweils nur einige cm in beide Richtungen bewegbar sein, was in einer Größenordnung von weniger als 1% liegt. Im Rahmen der Erfindung sollte die Auslenkung so groß wie die Breite eines Stellgliedes sein, z. B. bei 120 Stellgliedern auf 10 m Breite insgesamt ca. 8 cm, d. h. 4 cm in jede Richtung. Damit ist jedem Stellglied unmittelbar ein Sensor zugeordnet und die Anzahl der Sensoren erheblich verringert.The invention enables the high number of 360 single sensors is reduced to the effort for the whole Keep measuring system within limits. For this the whole needs Measuring frame transverse to the paper web only a few cm in each Directions can be moved, which is on the order of is less than 1%. Within the scope of the invention, the Deflection as large as the width of an actuator, e.g. B. with 120 actuators over a width of 10 m approx. 8 cm, d. H. 4 cm in each direction. So that is each actuator immediately assigned a sensor and the number of sensors significantly reduced.

Die Bewegung des Meßrahmens wird vorteilhafterweise mit der Meßgeschwindigkeit der Sensoren so abgestimmt bzw. synchroni siert, daß bei einer Beengung des Rahmens von z. B. 8 cm minde stens drei Messungen erfolgen können.The movement of the measuring frame is advantageously with the Measuring speed of the sensors matched or synchronized siert that with a constriction of the frame of z. B. 8 cm minimum at least three measurements can be made.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen in schemati scher DarstellungFurther details and advantages of the invention emerge from the description of the figures of exemplary embodiments in Link to the claims. It shows in schemati representation

Fig. 1 ein Online-Spektrometer für eine sequentielle Messung an einer Papierbahn und Fig. 1 is an online spectrometer for a sequential measurement on a paper web and

Fig. 2 einen beweglichen Meßrahmen zur Verwendung bei einer Anordnung gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a movable measuring frame for use in an arrangement according to FIG. 1.

Fig. 1 zeigt die Anordnung von Sensoren, z. B. von Infrarot sensoren, zur Messung der Papierqualität. Zur Erfassung des Querprofiles sind die Sensoren als lineares Array angeordnet. Beispielsweise kann eine Lichtquelle 1 über eine Vielzahl von Lichtleitern 10, 10', . . . an einer laufenden Papierbahn 100 das lineare Array bilden. Gemessen wird die Absorption von optischer Strahlung über eine Vielzahl entsprechend den Sendelichtleitern 10, 10', . . . angeordnetem Empfangslicht leiter 20, 20', . . . . Über einen Multiplexer 25 werden die Empfangssignale einem Detektor 30 zugeführt. Fig. 1 shows the arrangement of sensors, for. B. of infrared sensors for measuring paper quality. The sensors are arranged as a linear array to record the cross profile. For example, a light source 1 can have a plurality of light guides 10 , 10 ',. . . form the linear array on a running paper web 100 . The absorption of optical radiation is measured via a multiplicity in accordance with the transmission light guides 10 , 10 ',. . . Arranged reception light conductor 20 , 20 ',. . . . The received signals are fed to a detector 30 via a multiplexer 25 .

Bei Verwendung einer Anordnung gemäß Fig. 1 zur Messung im Produktionsbetrieb einer Papiermaschine ist ein Meßrahmen für die Sensoren vorhanden, der beim Stand der Technik fest ange ordnet ist und in Querrichtung die laufenden Papierübergänge überspannt. Ein solcher Meßrahmen ist in Fig. 2 mit 200 bezeichnet. Mit dem Meßrahmen sind Sensorelemente 201, 201', . . . als lineares Array 210 verbunden, mit denen jeweils ein zelne Meßpunkte quer zur Bahn erfaßt werden.When using an arrangement according to FIG. 1 for measurement in the production operation of a paper machine, a measuring frame for the sensors is present, which is fixed in the prior art and spans the current paper transitions in the transverse direction. Such a measuring frame is designated in FIG. 2 at 200. Sensor elements 201 , 201 ',. . . connected as a linear array 210 , with each of which a single measuring point across the web is detected.

Durch eine Lateralbewegung des Meßrahmens 200 in Fig. 2 läßt sich die Zahl der Meßpunkte erhöhen, ohne daß damit eine Ver größerung der Zahl der Sensoren erforderlich ist. Bei einer Papierbreite von z. B. 10 m hat man etwa 120 Stellglieder von ca. 8 cm Breite am Stoffauflauf. Nach der Theorie wären 360 Messungen, d. h. 360 Sensoren erforderlich. Wenn der gesamte Rahmen 200 um insgesamt 8 cm lateral bewegt wird, sind nur noch 120 Sensoren erforderlich. Die Geschwindigkeit des Rahmens 200 wird so mit den Sensoren 201, 201', . . . abge stimmt, daß bei einem Durchlauf des Rahmen mindestens drei Messungen erfolgen. Benötigt eine Einzelmessungen ca. 50 ms und damit die Messung von 120 Sensoren 6 s, muß der Rahmen in 18 s einen Weg von 8 cm zurücklegen. Dies bedeutet, daß die Geschwindigkeit des beweglichen Meßrahmens 200 bei etwa 27 cm/min liegt.The number of measuring points can be increased by a lateral movement of the measuring frame 200 in FIG. 2 without an increase in the number of sensors being necessary. With a paper width of z. B. 10 m you have about 120 actuators of about 8 cm wide at the headbox. According to the theory, 360 measurements, ie 360 sensors, would be required. If the entire frame 200 is moved laterally by a total of 8 cm, only 120 sensors are required. The speed of the frame 200 is thus measured with the sensors 201 , 201 ',. . . agreed that at least three measurements are made when the frame is run through. If a single measurement takes approx. 50 ms and thus the measurement of 120 sensors 6 s, the frame has to cover a distance of 8 cm in 18 s. This means that the speed of the movable measuring frame 200 is approximately 27 cm / min.

In Fig. 2 ist weiterhin die Konstruktion der Vorrichtung verdeutlicht: Der. Rahmen 200 ist auf Rollen 220, 220' . . . und 225 beweglich gelagert. Der Antrieb erfolgt mit wenigstens einem Schrittmotor 250, dessen Geschwindigkeit mit der Meß geschwindigkeit der Sensoren 201, 201', . . . synchronisiert wird. Die Übertragung der Bewegung des Motors 250 auf den Rahmen kann z. B. mit einem System von Zahnrädern 240, 240', . . . erfolgen. An den Enden der Laufstrecke sind Endpunkt schalter 235 vorzusehen, die eine automatische Umkehr der Bewegungsrichtung einleiten. Das Signal der Endpunktschalter 235 kann auch benutzt werden, die Synchronisation von Rahmen bewegung und Meßgeschwindigkeit zu kontrollieren und ggf. nachzuregeln.The construction of the device is further illustrated in FIG. 2: The. Frame 200 is on rollers 220 , 220 '. . . and 225 movably supported. The drive takes place with at least one stepper motor 250 , the speed of which corresponds to the measuring speed of the sensors 201 , 201 ',. . . is synchronized. The transmission of the movement of the motor 250 to the frame can e.g. B. with a system of gears 240 , 240 ',. . . respectively. At the ends of the running route, end point switches 235 are to be provided which initiate an automatic reversal of the direction of movement. The signal of the end point switch 235 can also be used to control the synchronization of frame movement and measuring speed and to readjust if necessary.

Claims

1. Device for measuring cross profiles of certain properties of a running web of material, in particular of paper or cardboard, with sensors for recording measured values which are connected to a measuring frame spanning the running paper web in the lateral direction, characterized in that the sensors ( 10 , ......, 201), a sensor array (210) ren of a number of Senso, which are fixedly attached to the reference frame (200) form and that the measuring frame (200) can be deflected in a laterally relative to its expansion comparatively small area is, so that the number of measuring points of the cross profile of the properties to be determined per sensor ( 10 , 201 ) is increased.

2. Apparatus according to claim 1 for measuring transverse profiles on a paper web running in a paper machine, characterized in that the number of sensors ( 10 , ... , 201 ,...) Corresponds to the number of actuators of the paper machine.

3. Apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that the measuring frame ( 200 ) is laterally displaceable less than 1% of its width and performs oscillatory movements in this lateral direction.

4. The device according to claim 3, characterized in that with a paper width of about 10 m, the measuring frame ( 200 ) performs an oscillating movement of about ± 4 cm.

5. The device according to claim 1, characterized in that the movements of the measuring frame ( 200 ) and the measurements can be synchronized such that at least three measurements can be made when the frame oscillates.