DD152989A1 - Anordnung zur korrektur von soll-und istwerten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Korrektur von Soll- und Istwerten bei einem vorzugsweise radiometrisch arbeitenden Messverfahren zur Ermittlung von Schichtdicken an kontinuierlich arbeitenden Beschichtungsanlagen. Ziel der Erfindung ist eine Anordnung zu schaffen, die mit geringem technischen Aufwand eine bessere Messwertverarbeitung innerhalb eines Regelkreises ermoeglicht. Erfindungsgemaess wird dies durch eine Anordnung zur Messwertkorrektur geloest, die zwischen einer Messwerterfassungseinheit und einer Messwertverarbeitungseinheit angeordnet ist. Die Messwertkorrektur ist entsprechend den technologischen und messtechnischen Bedingungen mit einem oder mehreren manuell bewertbaren statischen und/oder dynamischen Prozessparameterspeichern ausgefuehrt, die mit einer Basiskorrektureinheit, welche unter Zuschaltung einer Messkopflageeinheit einen korrigierten Bezugswert bildet, verbunden sind. Der Basiskorrektureinheit ist eine Arithmetikeinheit zur Bildung des absoluten Istwert nachgeschaltet, die mit einer Funktionseinheit zur Bildung des relativen Istwertes gekoppelt ist. Der korrigiertes Messwert wird einer weiteren Messwertverarbeitung zugefuehrt.

Description

a) Titel

• Anordnung zur Korrektur von Soll- und Istwerten

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

- Die Erfindung betrifft eine. Anordnung zur Korrektur von Soll- und Istwerten bei einem, vorzugsweise radiometrisch arbeitenden Meßverfahren zur Ermittlung von Schichtdicken an kontinuierlich arbeitenden Bescbicbtungsanlagen.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

- Zur Ermittlung von Schicht die ken auf metallischem Materialj wie zum Beispiel Blechen, Bändern, Draht usw. werden verschiedene Meßverfahren angewendet. Es hat sich dabei als ökonomisch zweckmäßig erwiesen, die Schichtdicken der Beschichtungsstoffe mit Hilfe von kontinuierlich und zerstörungsfrei arbeitenden Meßverfahren zu ermitteln« Eine derartige Möglichkeit stellt das radiometriscbe Meßprinzip dar.

Es stellt besondere Anforderungen an das Meßgut, dessen Temperatur, geometrische Lage zum Meßkopf (Strahler) und dessen physikalische Beschaffenheit. Die äußeren und inneren Störungen, die auf radiometrische Meßverfahren zur Ermittlung der Schichtdicke an Beschicbtungsanlagen einwirken, sind so vielseitig, d.aß die bisher bekannten Einrichtungen'den Anforderungen nach hoher Meßgenauigkeit nicht in vollem Umfang gerecht werden»

So ist zum Beispiel eine radiometrische Meßeinrichtung bekannt, bei der der Einfluß des Abstandes von nur weni-

gen mm zwischen Meßgut und Ionisationskammer, vorwiegend bei industriell -verwendeten Sehichtdickeruneßeinrichtungen nach dem Beta - Rückstreumeßverfahren_s gering gehalten wird_e Ein derartiger Aufbau hat den Nachteil, daß der Einfluß von nur einer Einflußgröße, die auf das Meßverfahren. wirkt j verringert wird« Für dynamische Messungen, mit hoher Meßgenauigkeit, zum Beispiel an kontinuierlich arbeitenden Bandbeschichtungsanlagen, ist diese Anordnung unge» eignet,-'weil die dynamischen Kennwerte und Bandbedingungen der Meßeinrichtung nicht im vollen Umfange berücksichtigt werdene

Ea sind weiterhin radiometrische Meßeinrichtungen bekannt, bei denen das Flächengewichtsmeßgorät oder Mckenraeßgerät mit einer Temper aturkompensationsschaltung ausgerüstet ist«,. Wird bei Dickenmessungen rait Beta-Strahlen gearbeitet, die schon von-kleinen Fläcbengewichten. stark absorbiert v/erden, so können erhebliche Fehlm.essungen dadurch entstehen, daß die zwischen Präparat und Strahlungsempfänger -befindlicbe Luft, deren Absorption, sich zur Absorption des MeBgutes addiert_s von Temperaturschwankungen beeinflußt v/ird. Derartige Fehler besitzen vor allem bei kleinen 2?lächenge~ wichten erbebliche Bedeutung«,

Das gleiche gilt für das Beta - Rückstreuprinzip_β Den bekannten Einrichtungen lag die Aufgabe zugrunde, für elektrisch kompensierte Flächengewichtsmeßgeräte eine Möglichkeit zur Vermeidung von Meßfehlern, bei Luftgewicbts-• Schwankungen zu schaffen©

Dies wird dadurch gelöst, daß Veränderungen der Sollwertgeber spannung (Vergleichsspannung) in Abhängigkeit von der jeweiligen TemperaturSchwankung automatisch erfolgen, die durch besondere Temperaturfühler gesteuert werden« Der Temperaturfühler befindet sich in unmittelbarer Iahe der Meßstelle·

Der Nachteil dieser Meßeinrichtung besteht in der '!Tatsache, daß nur eine Einflußgröße für die Genauigkeit des Meßergebnisses' gering gehalten wird. Bei dynamischen Messungen aa Beschichtungsanlagen wirken jedoch wesentlich mehr Sin-

flußgrößen auf das Meßverfahren und deren'Genauigkeit, wobei sich diese Störgrößen zudem noch gegenseitig be&nflussen, wie z.B. die Temperatur, Geometrie und Bandgeschwindigkeit des Meßgutes an Bandbeschichtungsanlagen. Ebenfalls bekannt sind radiometrische Meßeinrichtungen, bei denen zur Kompensation des statistisch schwankenden Zerfallprozesses des Nuklides interne Abgleichvorrichtungen vorgesehen sind, wo der elektronische Teil der Meßzentrale (Compensationsspannung und Ionisationsstrom) auf die Aktivität des Nukliden abgeglichen werden. Der Nachteil dieser Anordnung ist, daß nur interne Einflußgrößen des Meßprinzips gering gebalten werden. Alle auf die Meßeinrichtung von außen einwirkenden Störungen werden nicht berücksichtigte

d) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es₅ eine Anordnung zu schaffen, . die mit geringem technischen Aufwand eine bessere Meßwertverarbeitung innerhalb eines Hegelkreises ermöglicht,

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist(es_s eine Anordnung zu finden, mit der die inneren und äußeren Einflußgrößen auf ein Meßsystem derart erfaßt und verarbeitet werden, daß eine hohe Meßgenauigkeit innerhalb des technologischen Prozesses erreicht wird, Erfindungs gemäß wird die Aufgabe durch eine Anordnung zur Meßwertkorrektur (Soll- und Istwert) gelöst, die vorzugsweise als Baugruppe ausgebildet, zwischen einer Meßwerterfassungseinheit und einer Meßwertverarbeitungseinheit angeordnet und mit ihnen verbunden ist. Die Meßwertkorrektur einheit kann aber auch getrennt als Baugruppe zur Sollwertkorrektur und Baugruppe zur Is tv/ertbe Stimmung ausgeführt sein, wobei die Istwertbestimmung in einer nachgeschalteten Arithmetikeinheit für die statistische Meßwertverarbeitung integriert sein kann«. Die Meßwerterfassungseinheit baut sich

auf aus Meßfühler und Meßzentral©, wobei die Meßfühler vor-» zugsweise nach einem radiometrischen Meßprinzip arbeiten

. uDd-vin. Abhängigkeit von den. jeweiligen Binsatzbedingungea sä verschiedenen ,Meßpunkten angeordnet sein können«,

. Die Meßwertkorrekturein-heit ist entsprechend den technolo-.' gischen und meßtechnischen Bedingungen mit einem oder mehreren,. manuell bewertbaren statischen und/oder dynamischen Prozeßparameterspeichern ausgeführt, die mit einer Basiskorrektureinheit , welche unter Zuschaltung einer Meßkopflageeinheit einen korrigierten Bezugswert bildet, verbunden sind«. Der Basiskorrektureinheit ist eine Arithmetikeinheit zur Bildung des absoluten Istwertes nachgeschaltet, die mit einer Funktionseinheit zur-Bildung des relativen Istwertes gekoppelt ist_e Eine Bezugssollwertvorgabeeinheit, in der ein dem theoretischen. Sollwert äquivalenter Bezugswert voreingestellt wird, ist mit der Meßwertkorrektureinbeit als auch mit der Meßzentral© verbunden«

Der Meßwertkorrektureinheit ist eine Aritbmetikeinheit für die statistische Meßwertverarbeitung nachgeordnet, deren Ausgangswerte auf eine Regeleinrichtung und eine Steuerzentrale zur LagebeStimmung bzw_e Lagepositionierung der Meßfühler aufgeschalton sind, wobei Arithmetikeinbeit und Steuerzentrale wechselseitig miteinander verbunden sind· Der Arithmetikeinbeit ist neben der Regeleinrichtung zweckmäßigerweise eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe von statistischen Meßergebnissen zugeordnete Die erfindungsgemäße Anordnung, die vorzugsweise unter Verwendung radiometrischer Meßfühler arbeitet^ berücksichtigt all© wesentlichen, auf die Meßgenauigkeit" eines derartigen Prozesses einwirkenden dynamischen und statischen· Störgrößen,, die nach einer Methode der statistischen Mathematik erfaßt oder direkt von periphären Meßwertgebern aufgeschaltes! und über eine Systemkonzeption auf der Basis von mikro'elektronischen Baugruppen, in den Prozeßparameterspeichern abgebildet werden. Entsprechend den technologischen Bedingungen werden die statischen und/oder dynamischen Parameterspeicher aufgerufen und abgefragt und deren-Werte mit denen für-den

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jeweiligen Betrieb saust and relevanten Werten in einer Aritbmetikeinheit verknüpft und zu einem Sollwert x^ .^: verarbeitet. Aus diesem Sollwert x_o1jr wird zusammen mit einer Abweichung & ^ vom Sollwert ein korrigierter Meßwert x_E gebildet, dessen Weiterverarbeitung für statistische und regelungatechniscbe Aufgaben in den nachgeordneten Baugruppen wesentlich günstiger ist, da er die jeweiligen technologischen und meßtechnischen Bedingungen durch eine optimale Meßwertkorrektur ausreichend berücksichtigt,

f) Ausführungsbeis-piel

Die erfindungsgemäße Anordnung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden« In den dazugehörenden Zeichnungen zeigen:

Fig« 1s Anordnung eines Schichtdickenerf assungs- - · -' und Verarbeitungs systems Fig. 2i Meßwertkorrektureinheit Fig· 3ί Grafische Darstellung, der unkorrigierten

und korrigierten Prozeß- und Sollwertgrößen

Fig. 4: Anordnung eines Schichtdickenerfassungs-

und Verarbeitungssystems mit getrennten Baugruppen für Ist- und Sollwertbestimmung

Die Anordnung zur Korrektur der Soll- und Istwerte bei der Ermittlung der Schichtdicke an einer kontinuierlich arbeitenden BandbeSchichtungsanlage besteht aus einer Meßwerterfassungseinheit, einer Meßwertkorrektureinheit und einer Meßwertverarbeitungseinheit, die alle drei zweckmäßigerweise zu Baugruppen zusammengefaßt sind· Durch den Einsatz von radiometrischen Meßfühlern 1 ergeben sich spezielle für das Meßverfahren charakteristische Bedingungen (Störeinflüsse) „ die durch die Meßwertkorrekture inheit weitgehend kompensiert werden. Die Meßfühler 1, die entsprechend den technologischen Bedingungen an verschiedenen •Meßpunkten innerhalb einer Beschichtungsanlage, z.B. Ver-

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zinkungsanlage, angeordnet sein. können_s sind mit einer Meßzentrale 2 verbunden, deren Ausgangssignal4 x^ direkt auf die Meßwertkorrektureinheiir-7 aufgegeben wird«, Eine

- Bezugssollwertvorgabeeinheit 6, in der ein dem theoretischen Sollwert x_Q äquivalenter Bezugswert νore ingesteilt wirdj ist mit der Meßwertkorrektureinheit 7 als auch mit der Meßzentrale 2 verbunden. Die Meßwertkorrektureinheit .. 7 besteht aus einer Basiskorrektureinheit 15? die mit Frozeßparameterspeichern 11, 12 und 13 gekoppelt ist und die aus den. daraus erhaltenen Werten über arithmetische .Operationen unter Berücksichtigung einer manuell vorgegebenen Wertigkeit der einzelnen Prozeßparameter und unter Zuschaltung einer Meßkopflageeinheit 14 den korrigiertes Sollwert π^-rr bildete Eine Arithmetikeinheit 17$ die der Basiskorrektureinheit 15 nachgeordnet und mit einer Funktionseinheit 16 zur Bildung des relativen Istwertes verbunden ist j bildet den korrigierten Meßwert X₁₇, Bei Einsatz eines komplexen Verarbeitungsystems an Stelle der Arithmetikeinheit 8 gemäß Figo 4· kann die IstwertbestiiE~ mung_? die durch die Arithmetikeinheit 17 sowie die Funk-

tionseinheit 16 erfolgt, entfallen und in diesem System integriert werden* Zu diesem Zweck wird die Sollwertab=· weichung 4X| nicht auf die Meßwertkorrektureinheit 7_S sondern auf dieses Verarbeitungasystem aufgeschalten_e In einem solchen Fall ist der korrigierte Sollwert Xg^- das Ausgangssignal der Meßwertkorrektureinheit 7» Die grafische Darstellung in Fig„ 3 zeigt den Verlauf der statischen-.Korreteburgrößen TK 1, TK 2, TK 3 der einzelnen Prozeßparameterspeicher 11, 12, 13 sowie der Meßkopflageeinheit 14 zur theoretischen Sollwertvorgabe x- und korrigierten Meßwertgröße x_FS Daraus ist ersiehtlieb, daß die -verbleibenden Abweichungen zwischen x_g und Xrr wesentlich geringer sind, als zwischen x_s und den einzelnes: Korrektur- und Bewertungsgrößen, was sich vorteilhaft auf die Genauigkeit der nachfolgenden Meßwertverarbeitung auswirkt« Die Meßwertverarbeitung besteht

aus einer Arithmetikeinheit 8, die wechselseitig mit einer Steuerzentrale 5 zur LagebeStimmung und -positionierung der Meßfühler 1 verbunden ist. Die Arithmetikeinheit 8 verarbeitet in Abhängigkeit von technologischen Eingaben (z.B. Bandlängeninipuls usw.) den korrigierten Meßwert x^· und das Meßfühlerstellungssignal x^ als Größe für die jeweilige Lage der Meßfühler 1 zum Meßgut· zu einem statistischen Signal, welches einer Ausgabeeinheit 9 und/oder einer Regeleinrichtung 10 einer höheren Prozeßverarbeitung zugeführt wird. ,

Claims (1)

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   1. Anordnung zur Korrektur von Soll- und Istwerten bei einem vorzugsweise radiometrisch arbeitenden Meßverfahren zur Ermittlung von.Schichtdicken an einer kontinuierlich arbeitenden Bescbichtungsaniage dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Meßwerterfassungseinheit bestehend aus Meßfühler (1) und Meßzentrale (2) und einer Meßwertverarbeitungseinheit eine Meßwertkorrektureinheit (7) angeordnet ist, die entsprechend den technologischen und meßtechnischen Bedingungen mit. einem oder mehreren manuell bewertbaren etatischen und/oder dynamischen Prozeßparameterspeichern (115 12j 1^) ausgeführt ist, welcbe mit einer Basiskorrektureinheit (15)» öle unter Zuscbaltung einer Meßkopflageeinheit (14) einen korrigierten Sollwert rsug bildet, verbunden sind und dieser Basiskorrektureinheit (15) eine Aritbmetikeinbeit· (17) nach geschalt en ist, welcbe mit einer· Funktionseinheit (16) in Verbindung stent*

   2-₍ Anordnung nach Punkb 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- wertkorrektureinheit (7) getrennt als Baugruppe zur Sollwertbestimmung und als Baugruppe zur Istp.-ertbestiE.mung aus-. geführt ist, wobei die Istwertbestimmung in einer nachgeschalteten Arithmetikeinheit (8) oder anderem Verarbeitungssystem integriert sein, kann«,

   Je Anordnung nach Punkt 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertkorrektureinheit (7) eine Bezugs sollwertvorgabe·» einheit (6) zugeordnet ist, in der ein dem theoretischen Sollwert-äquivalenter Bezugswert voreingestellt wird und der auf die Meßwertkorrektureinheit (7) als auch auf die Meßzentrale (2)-aufgeschalten ist.

   4* Anordnung nach Punkt 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertkorrektureinheit (7) eine Arithmetikeinheit (8) für die statistische Meßwertverarbeitung nachgeordnet ist, die wechselseitig mit einer Steuerzentrale (5) zur Lagebestimrnung und Lagepositionierusg der Meßfühler (1) verbunden ist und der eine Ausgabeeinheit (9) und/oder Regeleinrichtung (10) zugeordnet ist*