DE10060144A1 - Thickness measuring device for sheet or web material uses optical distance measuring devices on opposite sides of sheet or web - Google Patents
Thickness measuring device for sheet or web material uses optical distance measuring devices on opposite sides of sheet or webInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dickenmessung an bahn- oder plattenförmigen Meßobjekten, mit einem optischen, einen Meßstrahl erzeugenden Entfernungsmesser, der im Abstand E von einer an das Meßobjekt angrenzenden Referenzebene angeordnet und zur Bestimmung des Abstandes D1 des Entfernungsmessers zu dem Meßobjekt vorgesehen ist, wobei sich die Dicke Ep des Meßobjekts aus der Beziehung EP = E - D1 ergibt oder alter nativ einem ersten, auf einer Seite des Meßobjekts angeordneten Entfernungsmesser für die Bestimmung des Abstandes D1 des ersten Entfernungsmessers zu dem Meßobjekt und einem zweiten, im Abstand D zu dem ersten Entfernungsmesser auf der anderen Seite des Meß objekts angeordneten Entfernungsmesser für die Bestimmung des Abstandes D2 des zweiten Entfernungsmessers zu dem Meßobjekt, wobei sich die Dicke Ep des Meßobjekts aus der Be ziehung EP = D - D1 - D2 ergibt, sowie mit einer Kalibriereinrichtung.The invention relates to a device for measuring the thickness of web or plate-shaped Objects to be measured, with an optical rangefinder that generates a measuring beam Distance E arranged from a reference plane adjacent to the measurement object and to Determining the distance D1 of the range finder from the measurement object is provided, where the thickness Ep of the measurement object results from the relationship EP = E - D1 or older natively a first range finder arranged on one side of the measurement object for the Determination of the distance D1 of the first range finder from the measurement object and one second, at a distance D from the first range finder on the other side of the measurement object-arranged rangefinder for determining the distance D2 of the second Rangefinder to the measurement object, the thickness Ep of the measurement object from the loading drawing EP = D - D1 - D2 results, as well as with a calibration device.
Beispielsweise werden solche Dickenmeßvorrichtungen Walzeinrichtungen nachgeordnet, wobei die Entfernungsmesser an Schenkeln eines C-Bügels oder Meßrahmens angebracht sind, durch welchen hindurch die aus der Walzeinrichtung austretende Materialbahn ge führt wird. Während des Walzvorgangs wird ständig die Dicke der Bahn, z. B. die Dicke eines gewalzten Bleches, gemessen, um sie auf einen vorgegebenen Sollwert einzuregeln.For example, such thickness measuring devices are arranged downstream of rolling devices, the rangefinder attached to the legs of a C-arm or measuring frame are through which the emerging from the rolling device web ge leads. During the rolling process, the thickness of the web, e.g. B. the thickness of a rolled sheet, measured to adjust it to a predetermined set point.
Eine Meßvorrichtung der eingangs erwähnten Art mit zwei optischen Entfernungsmessern ist aus der JP 10-30 7008 bekannt. Die an Schenkeln eines C-Bügels angebrachten Entfer nungsmesser richten je einen Meßstrahl von oben und unten auf das Meßobjekt. Zur Kali brierung der Meßvorrichtung wird unter verhältnismäßig großem konstruktivem Aufwand ein Kalibriermeßobjekt bekannter Dicke in die während der Dickenmessung vom Meßobjekt eingenommene Position gebracht und ein Korrekturwert bestimmt, indem die Differenz zwischen der bekannten tatsächlichen Dicke des Kalibriermeßobjekts und dessen gemesse ner Dicke bestimmt wird.A measuring device of the type mentioned above with two optical range finders known from JP 10-30 7008. The distance attached to the legs of a C-arm voltage meters each aim a measuring beam from above and below at the object to be measured. To the potash brier of the measuring device is a relatively large design effort Calibration measurement object of known thickness into the measurement object during the thickness measurement position taken and a correction value determined by the difference between the known actual thickness of the calibration target and its measured ner thickness is determined.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Meßvorrichtung der ein gangs erwähnten Art mit vereinfachter Kalibriermöglichkeit oder/und erweitertem Meß bereich zu schaffen.The present invention has for its object to provide a new measuring device gangs mentioned type with simplified calibration possibility and / or extended measurement create area.
Die diese Aufgabe lösende Meßvorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriereinrichtung zur intervallweisen Neubestimmung und Speicherung des obengenannten Abstandes E oder D vorgesehen ist.The measuring device according to the invention which achieves this object is characterized in that that the calibration device for interval-wise redetermination and storage of the above-mentioned distance E or D is provided.
Diese Erfindungslösung geht davon aus, daß Variationen der Abstände E und D infolge Wärmeausdehnung der die Entfernungsmesser tragenden Halterungen die Hauptfehler quelle für die Messungen sind, so daß eine wirksame Meßfehlerverringerung schon allein dadurch bewirkt werden kann, daß der in den obengenannten Beziehungen verwendete Wert des Abstands E bzw. D in Zeitabständen neu bestimmt wird. Vorteilhaft erfordert diese Neubestimmung von E bzw. D nicht wie nach dem Stand der Technik die Anordnung eines Kalibriermeßobjekts bekannter Dicke am für das Meßobjekt vorgesehenen Meßort.This solution of the invention assumes that variations in the distances E and D result Thermal expansion of the brackets carrying the rangefinders are the main flaws Source for the measurements are, so that an effective measurement error reduction alone can be caused by the one used in the above relationships The value of the distance E or D is redetermined at intervals. This advantageously requires Redetermination of E or D not the arrangement of a like in the prior art Calibration measuring object of known thickness at the measuring location provided for the measuring object.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kalibriereinrichtung zur Neube stimmung des Abstandes D bzw. E unter Nutzung des genannten Entfernungsmessers selbst oder Nutzung beider Entfernungsmesser vorgesehen. Zum Beispiel kann bei der Kalibrierung mit Hilfe des Entfernungsmessers der Abstand zu der Referenzebene gemessen werden, wo bei auf der Referenzebene eine entsprechende Reflektionsfläche für den Meßstrahl vorzu sehen ist. Andererseits können die beiden Entfernungsmesser selbst dazu genutzt werden, um den zwischen Ihnen bestehenden Abstand D zu bestimmen, wozu die Entfernungsmesser z. B. mit einer Reflektionsfläche für den Meßstrahl versehen und beweglich angeordnet sein kön nen, so daß der Meßstrahl des einen Entfernungsmessers auf die Reflektionsfläche des anderen Entfernungsmessers und umgekehrt gerichtet werden kann.In a preferred embodiment of the invention, the calibration device is new adjustment of the distance D or E using the rangefinder mentioned or use of both rangefinders. For example, when calibrating using the rangefinder to measure the distance to the reference plane where with a corresponding reflection surface for the measuring beam on the reference plane see is. On the other hand, the two range finders themselves can be used to to determine the distance D between you, for which the range finders z. B. can be provided with a reflection surface for the measuring beam and can be arranged to be movable NEN, so that the measuring beam of a range finder on the reflection surface of the other rangefinder and vice versa.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Kalibriereinrichtung einen in einer vorbestimmten Position zwischen dem Ort des Meßobjekts und dem Entfernungsmesser bzw. dem Ort des Meßobjekts und dem ersten oder zweiten Entfernungsmesser plazierbaren Kalibrierkörper mit einer Empfängerfläche für einen Meßstrahl auf, wobei der Kalibrierkörper vorzugsweise in einem Abstand (D01, D02) von dem Entfernungsmesser angeordnet ist, der klein gegen den Abstand E oder den Abstand D ist. Mit Hilfe solcher Kalibrierkörper, die vor zugsweise als Kalibrierplatten mit einer bekannten Dicke (V1, V2) ausgebildet sind, kann eine noch weitergehende Kalibrierung durchgeführt werden, indem der dem Kalibrierkörper nahegelegene Entfernungsmesser den bekannten Abstand (D01, D02) zu dem Kalibrier körper mißt. Weicht der gemessene Wert von dem bekannten, tatsächlichen Wert ab, z. B. um einen konstanten Offsetwert, so läßt sich diese Abweichung als Korrekturwert für weitere Entfernungsmessungen verwenden.In a preferred embodiment of the invention, the calibration device has an in a predetermined position between the location of the measurement object and the range finder or the location of the measurement object and the first or second range finder Calibration body with a receiver surface for a measuring beam, the calibration body is preferably arranged at a distance (D01, D02) from the range finder which is small against the distance E or the distance D. With the help of such calibration body, the front are preferably designed as calibration plates with a known thickness (V1, V2), a even more extensive calibration can be performed by the calibration body Nearby rangefinder the known distance (D01, D02) to the calibration body measures. If the measured value deviates from the known, actual value, e.g. B. by a constant offset value, this deviation can be used as a correction value for others Use distance measurements.
Bei Benutzung von zwei Entfernungsmessern ist zweckmäßig zwischen dem Ort des Meß objekts und jedem der beiden Entfernungsmesser ein solcher Kalibrierkörper plazierbar.When using two rangefinders, it is advisable to use the location of the measurement object and each of the two rangefinders such a calibration body can be placed.
Zur intervallweisen Neubestimmung des Abstandes D wird bei Abwesenheit eines Meßobjekts die Entfernung (D1, D2) zwischen dem Kalibrierkörper und dem jeweils entfernter gelegenen Entfernungsmesser durch diesen Entfernungsmesser bestimmt. Der Abstand D ergibt sich dann aus der Summe dieser gemessenen Entfernung (D1, D2), der bekannten Dicke (V1, V2) der Kalibrierplatte und dem bekannten oder gemessenen Abstand (D01, D02) zu dem je weils näher gelegenen Entfernungsmesser.The interval D is determined at intervals in the absence of a measurement object the distance (D1, D2) between the calibration body and the one located further away Rangefinder determined by this rangefinder. The distance D results then from the sum of this measured distance (D1, D2), the known thickness (V1, V2) the calibration plate and the known or measured distance (D01, D02) to each because closer rangefinder.
Gemäß einer weiteren Lösung der obengenannten Aufgabe wertet der Entfernungsmesser im wesentlichen parallel zum Meßstrahl von dem Meßobjekt reflektierte Strahlenbündel aus. Ein solcher Entfernungsmesser, bei dem der Meßstrahl im Gegensatz zu Triangulatoren unabhängig von der gemessenen Entfernung mit der optischen Achse einer das reflektierte Licht empfangenden Abbildungseinrichtung zusammenfällt, weist einen weiten Meßbereich auf, welcher sehr genaue Messungen sowohl der Abstände E und D als auch der kleineren Abstände zwischen dem Meßobjekt und den Entfernungsmessern zuläßt.According to a further solution to the above object, the range finder evaluates bundles of rays reflected essentially parallel to the measurement beam from the measurement object. Such a rangefinder, in which the measuring beam, in contrast to triangulators regardless of the measured distance with the optical axis the one reflected Light-receiving imaging device coincides, has a wide measuring range on which very accurate measurements of both the distances E and D as well as the smaller ones Allows distances between the measurement object and the range finder.
Mit einer solche Entfernungsmesser verwendenden Meßvorrichtung können z. B. Stahlplat tendicken gemessen werden, die größer als 120 mm sind. Andererseits läßt sich mit einer solchen Meßvorrichtung aber auch der Bereich geringerer Blechdicken abdecken, welcher bisher Durchstrahlungsmeßverfahren vorbehalten war.With such a rangefinder measuring device z. B. steel plate thicknesses greater than 120 mm are measured. On the other hand, with a such measuring device but also cover the area of smaller sheet thicknesses, which radiographic measurement was previously reserved.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Meßstrahl des Entfernungsmessers moduliert und der Entfernungsmesser zur Auswertung einer Phasenverschiebung zwischen ausgesandtem und empfangenem Licht als von der Entfernung abhängigem Meßeffekt vorgesehen.In the preferred embodiment of the invention, the measuring beam is the range finder modulated and the range finder for evaluating a phase shift between emitted and received light as a measuring effect dependent on the distance intended.
Vorzugsweise weist der Entfernungsmesser eine Sendereinheit mit einer Laserdiode für die Aussendung eines Laserstrahls als Meßstrahl und eine Empfängereinheit mit einer reflektiertes Licht empfangenden Fotodiode auf.The range finder preferably has a transmitter unit with a laser diode for the Transmission of a laser beam as a measuring beam and a receiver unit with a reflected one Light receiving photodiode.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will now be based on exemplary embodiments and the enclosed these exemplary drawings are explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Meßvorrichtung nach der Erfindung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 1 is a schematic representation of a measuring device according to the invention according to a first embodiment,
Fig. 2 die Meßvorrichtung von Fig. 1, wobei sich eine erste Kalibrierplatte in einer Kalibrier position befindet, Fig. 2 shows the measuring device of Fig. 1, wherein a first calibration position is in a calibration,
Fig. 3 die Meßvorrichtung von Fig. 1, wobei sich eine zweite Kalibrierplatte in einer Kali brierposition befindet, Fig. 3, the measuring device of Fig. 1, wherein a second calibration is brier position in a potash,
Fig. 4 die Meßvorrichtung von Fig. 1, wobei sich die erste und zweite Kalibrierplatte in einer Kalibrierposition befinden, Fig. 4, the measuring apparatus of Fig. 1, wherein the first and second calibration are in a calibration position,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines in der Meßvorrichtung gemäß Fig. 1 bis 4 ver wendeten Entfernungsmessers, Fig. 5 is a schematic representation of the measuring apparatus according to Fig. 1 to 4 ver applied rangefinder
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung in einer schematischen Darstellung, Fig. 6 shows a further embodiment of an inventive measuring device, in a schematic representation,
Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung, und Fig. 7 shows a third embodiment for a measuring device according to the invention, and
Fig. 8 ein viertes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung. Fig. 8 shows a fourth embodiment of a measuring device according to the invention.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist in den Figuren ein C-Bügel einer Dickenmeßvorrichtung be zeichnet, in den in einer Meßposition etwa in der Bügelmitte ein Meßobjekt 2 eintaucht. Bei dem Meßobjekt kann es sich z. B. um ein aus einer Walzeinrichtung austretendes Grobblech- Stahlband, insbesondere mit einer Dicke < 120 mm, handeln, wobei die Dicke während des Walzvorgangs ständig gemessen wird, um sie auf einen vorgegebenen Sollwert einzuregeln. Halterungen, die dafür sorgen, daß das Meßobjekt 2 in Bezug auf den Meßbügel 1 stets eine konstante Lage einnimmt sind in den Fig. 1 bis 4 nicht gezeigt.With the reference numeral 1 in the figures, a C-arm of a thickness measuring device is characterized, in which a measuring object 2 is immersed in a measuring position approximately in the middle of the arm. In the measurement object, it can be, for. B. act from a rolling device emerging heavy plate steel strip, in particular with a thickness <120 mm, the thickness is continuously measured during the rolling process in order to regulate it to a predetermined target value. Brackets which ensure that the test object 2 always assumes a constant position with respect to the measuring bracket 1 are not shown in FIGS . 1 to 4.
An Bügelschenkeln 3 und 4 des C-Bügels 1 sind einander gegenüberliegend optische Ent fernungsmesser 5 und 6 mit einem Austrittsfenster für einen Meßstrahl 7 bzw. 8 angebracht, welcher senkrecht auf das Meßobjekt 2 auftrifft.On stirrup legs 3 and 4 of the C-bracket 1 , optical distance meters 5 and 6 are mounted opposite one another with an exit window for a measuring beam 7 and 8 , respectively, which strikes the measurement object 2 perpendicularly.
Die in bezug auf das Austrittsfenster spiegelsymmetrischen und ansonsten baugleichen Ent fernungsmesser 5 und 6 enthalten, wie aus Fig. 5 hervorgeht, eine Sendereinrichtung 9 mit einer Laserdiode für die Erzeugung des Meßstrahls 7 bzw. 8. Die Sendereinrichtung 9 wird durch eine Modulationseinrichtung 10 angesteuert, die dafür sorgt, daß die Laserdiode einen in seiner Intensität modulierten Meßstrahl aussendet. In dem betreffenden Ausfüh rungsbeispiel werden gepulste Meßstrahlen mit einer Impulsfrequenz im Gigahertzbereich erzeugt. The with respect to the exit window symmetrical and otherwise identical Ent distance meters 5 and 6 contain, as shown in Fig. 5, a transmitter device 9 with a laser diode for generating the measuring beam 7 and 8th The transmitter device 9 is controlled by a modulation device 10 which ensures that the laser diode emits a measuring beam which is modulated in intensity. In the relevant exemplary embodiment, pulsed measuring beams are generated with a pulse frequency in the gigahertz range.
Die Entfernungsmesser 5 und 6 enthalten darüberhinaus jeweils eine Empfängereinrichtung 11 mit einer Fotodiode und einem Verstärker, welcher selektiv die genannte Impulsfrequenz verstärkt. Die Empfängereinrichtung 11 ist nahe bei der Sendereinrichtung angeordnet, so daß sie unabhängig von der Größe der Meßentfernung nur von dem Meßobjekt zu dem Meßstrahl 7 bzw. 8 annähernd parallel reflektierte Lichtbündel erfaßt.The range finders 5 and 6 also each contain a receiver device 11 with a photodiode and an amplifier, which selectively amplifies the pulse frequency mentioned. The receiver device 11 is arranged close to the transmitter device, so that, regardless of the size of the measurement distance, it only detects light bundles reflected approximately parallel from the measurement object to the measurement beam 7 or 8 .
Eine mit der Empfängereinrichtung 11 verbundene Schaltung 12 ermittelt die infolge der Laufzeit der Meßstrahls 7 bzw. 8 eingetretene Phasenverschiebung zwischen einem die Lichtimpulse auslösenden, durch die Einrichtung 10 erzeugten Modulationssignal und dem in dem Empfänger 11 erzeugten elektrischen Empfangssignal, wobei diese Phasenverschie bung ein Maß für die jeweilige Entfernung zu einem Meßobjekt ist, auf das der Meßstrahl 7 bzw. 8 auftrifft.A circuit 12 connected to the receiver device 11 determines the phase shift which occurs as a result of the transit time of the measuring beam 7 or 8 between a modulation signal which triggers the light pulses and is generated by the device 10 and the electrical reception signal generated in the receiver 11 , this phase shift being a measure of is the respective distance to a measurement object on which the measurement beam 7 or 8 impinges.
Eine der Schaltung 12 nachgeordnete Einrichtung 13 erzeugt ein der Phasenverschiebung entsprechendes Entfernungssignal.A device 13 downstream of the circuit 12 generates a distance signal corresponding to the phase shift.
Die Entfernungssignale der Einheiten 13 der beiden Entfernungsmesser 5 und 6 werden einer zentralen Auswerteinheit 14 der Meßvorrichtung zugeführt.The distance signals of the units 13 of the two range finders 5 and 6 are fed to a central evaluation unit 14 of the measuring device.
Mit den Bezugszeichen 15 und 16 sind schematisch dargestellte Bewegungseinrichtungen bezeichnet, über die jeweils eine Kalibrierplatte 17 bzw. 18 bekannter Dicke in den Meßstrahl 7 und 8 einfahrbar ist, wobei die Meßstrahlen senkrecht auf die Platte auftreffen.The reference numerals 15 and 16 denote schematically illustrated movement devices, via which a calibration plate 17 or 18 of known thickness can be moved into the measuring beam 7 and 8 , the measuring beams hitting the plate perpendicularly.
In den Fig. 2 und 3 ist die Dicke der Kalibrierplatte 17 mit V1 und die Dicke der Kalibrierplatte 18 mit V2 bezeichnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Dicken V1 und V2 annähernd gleich groß. Wie den Fig. 2 bis 4 ferner zu entnehmen ist, trägt der Abstand zwischen dem Entfernungsmesser 5 und der Kalibrierplatte 17 die Bezeichnung D01 und der Abstand zwischen der Kalibrierplatte 18 und dem Entfernungsmesser 6 die Bezeichnung D02. Mit D1' ist der Abstand zwischen der Kalibrierplatte 18 und dem Entfernungsmesser 5 und mit D2' ist der Abstand zwischen der Kalibrierplatte 17 und dem Entfernungsmesser 6 bezeich net. Die Bezeichnung D weist auf den Abstand zwischen den Entfernungsmessern 5 und 6 hin.In FIGS. 2 and 3, the thickness of the calibration plate 17 by V1 and the thickness of the calibration plate 18 is designated V2. In the exemplary embodiment shown, the thicknesses V1 and V2 are approximately the same size. As can also be seen from FIGS . 2 to 4, the distance between the range finder 5 and the calibration plate 17 bears the designation D01 and the distance between the calibration plate 18 and the range finder 6 bears the designation D02. D1 'denotes the distance between the calibration plate 18 and the range finder 5 and D2' denotes the distance between the calibration plate 17 and the range finder 6 . The designation D indicates the distance between the range finders 5 and 6 .
Die Bewegungseinrichtungen 15, 16 können einen Schwenk- oder Schiebemechanismus enthalten, über den die Platten 17 und 18 in die in Fig. 2 bis 4 gezeigten Positionen beweg bar sind, in denen ihre den Entfernungsmessern 5 und 6 zugewandten Oberflächen die Meßstrahlen 7 und 8 senkrecht schneiden. The movement devices 15 , 16 may include a pivoting or sliding mechanism, via which the plates 17 and 18 can be moved into the positions shown in FIGS. 2 to 4, in which their surfaces facing the range finders 5 and 6, the measuring beams 7 and 8 perpendicular to cut.
Im folgenden wird die Funktionsweise der vorangehenden anhand der Fig. 1 bis 5 erläuter ten Meßvorrichtung erläutert.In the following the operation of the preceding measuring device explained with reference to FIGS . 1 to 5 is explained.
Bei einer Dickenmessung treffen die von den Entfernungsmessern 5 und 6 ausgesendeten Meßstrahlen 7 und 8 senkrecht auf die ihnen zugewandten Seiten des Meßobjekts auf, bei spielsweise, wie oben angegeben, die obere und untere Seite eines aus einer Walzeinrich tung austretenden Grobblechbandes, das sich durch den C-Bügel 1 hindurch senkrecht zur Bügelebene bewegt.In a thickness measurement, the measuring beams 7 and 8 emitted by the rangefinders 5 and 6 meet perpendicularly on the sides of the measurement object facing them, for example, as stated above, the upper and lower side of a plate plate emerging from a Walzeinrich device, which can be seen through the C-bracket 1 moved perpendicular to the bracket plane.
Die Einheiten 13 der Entfernungsmesser 5 und 6 ermitteln jeweils ein Entfernungsmeßsignal, welches der Entfernung D1 zwischen dem Entfernungsmesser 5 und dem Meßobjekt bzw. der Entfernung D2 zwischen dem Entfernungsmesser 6 und dem Meßobjekt 2 entspricht.The units 13 of the range finders 5 and 6 each determine a range measurement signal which corresponds to the distance D1 between the range finder 5 and the measurement object or the distance D2 between the range finder 6 and the measurement object 2 .
Aus diesen Meßsignalen ermittelt die zentrale Auswerteinheit 14 die Dicke EP des Objekts 2
gemäß der Beziehung
From these measurement signals, the central evaluation unit 14 determines the thickness EP of the object 2 according to the relationship
Ep = D - (D1 + D2) (1)
Ep = D - (D1 + D2) (1)
worin D der bekannte Abstand zwischen den Entfernungsmessern 5 und 6 ist. Dieser Abstand ist in der zentralen Auswerteinheit 14 gespeichert.where D is the known distance between the range finders 5 and 6 . This distance is stored in the central evaluation unit 14 .
Diese Dickenmessung unterliegt verschiedenen Fehleinflüssen. Vor allem kann sich infolge Wärmeausdehnung des C-Bügels der Abstand D gegenüber dem gespeicherten Wert ändern. Ferner besteht die Möglichkeit, daß die von der Einheit 13 erzeugten, die Entfer nungsmeßwerte D1 und D2 repräsentierende Meßsignale jeweils um einen im Zeitablauf gebildeten Offsetwert verfälscht sind.This thickness measurement is subject to various incorrect influences. Above all, the distance D can change compared to the stored value due to the thermal expansion of the C-arm. There is also the possibility that the measurement signals generated by the unit 13 and representing the distance measurement values D1 and D2 are each falsified by an offset value formed over time.
Im Rahmen einer Kalibrierung der Meßvorrichtung ist zur Ermittlung eines entsprechenden Korrekturwertes dieser Offsetwert zu bestimmen, indem gemäß Fig. 4 die bekannten Ab stände D01 und D02 zwischen den Entfernungsmessern 6 und 7 und den jeweiligen Kalibrier platten 17 und 18 durch die Entfernungsmesser 6 und 7 gemessen werden. Korrekturwerte ergeben sich dann durch Differenzbildung zwischen den Meßwerten und den bekannten, tatsächlichen Abstandswerten D01 und D02. Diese Korrekturwerte lassen sich wie der Ab stand D in der zentralen Auswerteinrichtung speichern, so daß jedes ermittelte Entfernungs meßsignal durch den betreffenden Wert automatisch korrigiert werden kann. As part of a calibration of the measuring device of a corresponding correction value is to determine to determine this offset value by FIG. 4, the known Ab stands D01 and D02 between the distance-measuring devices 6 and 7 and the respective calibration plates 17 and 18 by the distance meter 6 and 7 measured become. Correction values then result from the difference between the measured values and the known, actual distance values D01 and D02. These correction values, like the distance D, can be stored in the central evaluation device, so that each determined distance measuring signal can be corrected automatically by the relevant value.
Im Rahmen einer Grundkalibrierung könnte ein Kalibriermeßobjekt bekannter Dicke Ep in den C-Bügel an der für Meßobjekte vorgesehenen Stelle in der Bügelmittel eingeführt und die Entfernungen D1 und D2 könnten gemessen werden, wobei eine Korrektur der Meßwerte wie vorangehend beschrieben erfolgt. Durch Umstellung der Beziehung 1 ließe sich dann der aktuelle, ggf. durch Wärmeeinflüsse veränderte Abstand D zwischen den Entfer nungsmessern 6 und 7 ermitteln und in der zentralen Auswerteinheit 14 speichern, um bei nachfolgenden Dickenbestimmungen nach (1) verwendet zu werden.As part of a basic calibration, a calibration measurement object of known thickness Ep could be inserted into the C-frame at the location in the frame provided for measurement objects and the distances D1 and D2 could be measured, with the measurement values being corrected as described above. By changing the relationship 1 , the current distance D, possibly changed by the influence of heat, between the distance meters 6 and 7 could then be determined and stored in the central evaluation unit 14 in order to be used in subsequent thickness determinations according to ( 1 ).
Bei der hier beschriebenen Dickenmeßvorrichtung ist es jedoch nicht erforderlich, zur inter vallweisen Aktualisierung des Abstandswertes D ein Kalibriermeßobjekt an der für Meß objekte vorgesehenen Stelle in der Bügelmitte für eine Kalibrierungsmessung zu plazieren. Eine solche Messung kann der vorangehend beschriebenen Grundkalibrierung vorbehalten bleiben.In the thickness measuring device described here, however, it is not necessary to inter vallwise update of the distance value D a calibration target on the for measuring to place objects in the center of the bracket for a calibration measurement. Such a measurement can be reserved for the basic calibration described above stay.
Insbesondere im Rahmen von Nachkalibrierungen werden daher, z. B. in Arbeitspausen der Walzeinrichtung, in denen kein Meßobjekt in den C-Bügel eingeführt ist, gemäß Fig. 2 und 3 die Kalibrierplatte 17 oder/und 18 in den Meßstrahl 7 bzw. 8 eingeführt und die Entfernungen D1' bzw. D2' von dem jeweiligen Entfernungsmesser bis zur Kalibrierplatte 17 bzw. 18 ge messen.Especially in the context of recalibrations, for. B. breaks the rolling device, in which there is no object to be measured in the C-bracket is inserted, according to Fig. 2 and 3, the calibration 17 and / or introduced into the measuring beam 7 and 8, 18 and the distances D1 'and D2' of measure the respective rangefinder up to the calibration plate 17 or 18 .
Der in Zeitabständen neu bestimmte Wert D ergibt sich dann aus der Beziehung
The value D newly determined at intervals then results from the relationship
D = D1' + V1 + D01 (2)
D = D1 '+ V1 + D01 (2)
oder
or
D = D2' + V2 + D02 (3).D = D2 '+ V2 + D02 (3).
Da die Abstände D2' und D1' groß gegen die Summe D01 + V1 bzw. D02 + V2 sind, ist davon auszugehen, daß durch Wärmeausdehnung des C-Bügels bedingte Absolutwertänderungen des Abstands D vor allem in einer solchen Änderung der Abstände D1' und D2' zum Ausdruck kommen, während die Absolutwertänderung der Summen D01 + V1 bzw. D02 + V2 vergleichsweise nur gering ist. Durch jeweilige Neuvermessung der Abstände D1' und D2' und Berechnung des Abstandes D gemäß (2) oder (3) aus den Meßwerten und den be kannten Werfen für V1 und D01 bzw. V2 und D02 kann also die Neubestimmung von D mit hinreichender Genauigkeit erfolgen. Since the distances D2 'and D1' are large compared to the sum D01 + V1 and D02 + V2, it can be assumed that changes in the absolute value of the distance D caused by the thermal expansion of the C-arm, especially in such a change in the distances D1 'and D2 'are expressed, while the absolute value change of the sums D01 + V1 or D02 + V2 is comparatively small. By re-measuring the distances D1 'and D2' and calculating the distance D according to ( 2 ) or ( 3 ) from the measured values and the known throws for V1 and D01 or V2 and D02, D can be redetermined with sufficient accuracy ,
Indem D sowohl mit Hilfe der Beziehung (2) als auch mit Hilfe der Beziehung (3) bestimmt werden kann, ist eine weitere Kontrollmöglichkeit gegeben. Stimmen nämlich die nach (2) und (3) ermittelten Abstandswerte nicht überein, so deutet dies auf eine Offsefwertänderung und damit die Notwendigkeit zur Neubestimmung von Korrekturwerten (siehe Fig. 4) hin, wobei geringfügige Änderungen des Abstands D01 oder D02 infolge Wärmeausdehnung der Meßvorrichtung vernachlässigt werden. Bei Übereinstimmung können zur weiteren Er höhung der Meßgenauigkeit anstelle der bekannten Werfe für D01 und D02 gegebenenfalls durch Wärmeausdehnung veränderte, gemessene Werfe für D01 und D02 in den Gleichun gen (2) und (3) verwendet werden.Since D can be determined both with the help of the relationship ( 2 ) and with the help of the relationship ( 3 ), there is a further possibility of control. If the distance values determined according to ( 2 ) and ( 3 ) do not match, this indicates an offset value change and thus the need to redetermine correction values (see Fig. 4), with slight changes in the distance D01 or D02 due to the thermal expansion of the measuring device be ignored. If there is agreement, to further increase the measuring accuracy instead of the known throws for D01 and D02, measured throws for D01 and D02, possibly changed by thermal expansion, can be used in equations (2) and (3).
Es wird nun auf Fig. 6 bezug genommen, wo ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Meß vorrichtung gezeigt ist.It is now referred to Fig. 6, where another embodiment of a measuring device is shown.
Im Unterschied zu dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist anstelle des C- Bügels 1 ein Meßrahmen 1a vorgesehen. An einem oberen Schenkel 3a des Meßrahmens 1a sind ein Entfernungsmesser 5a und eine Bewegungseinrichtung 15a mit einer Kalibrierplatte 17a angebracht. Auf einem unteren Schenkel 4a ist eine Auflage für ein plattenförmiges Meßobjekt 2a vorgesehen. Die Auflage weist Rollen 21 auf und bildet eine Referenzebene 20 für die Dickenmessung mit Hilfe des Entfernungsmessers 5a.In contrast to the embodiment described above, a measuring frame 1 a is provided instead of the C-bracket 1 . On an upper leg 3 a of the measuring frame 1 a, a range finder 5 a and a movement device 15 a with a calibration plate 17 a are attached. On a lower leg 4 a, a support for a plate-shaped object 2 a is provided. The support has rollers 21 and forms a reference plane 20 for the thickness measurement with the aid of the rangefinder 5 a.
Die Dicke Ep des Meßobjekts 2a ergibt sich aus der Beziehung Ep = E - D1, wobei E den Abstand zwischen der Referenzebene 20 und dem Entfernungsmesser 5a und D1 den gemessenen Abstand der Oberfläche des Meßobjekts 2a zu dem Entfernungsmesser 5a be zeichnet.The thickness Ep of the measurement object 2 a results from the relationship Ep = E - D1, where E denotes the distance between the reference plane 20 and the range finder 5 a and D1 the measured distance of the surface of the measurement object 2 a to the range finder 5 a.
Der Abstand E unterliegt Änderungen infolge Wärmeausdehnung des Meßbügels 1a. Zur Nochkalibrierung wird der Abstand E des Entfernungsmesser 5a zu der Referenzebene 20 in Zeitabständen neu gemessen und für weitere Dickenmessungen gespeichert. Zur Bestim mung von Korrekturwerten kann, wie oben anhand der Platten 17 und 18 beschrieben, die Kalibrierplatte 17a verwendet werden.The distance E is subject to changes due to thermal expansion of the measuring bracket 1 a. For further calibration, the distance E between the rangefinder 5 a and the reference plane 20 is measured again at intervals and stored for further thickness measurements. The calibration plate 17 a can be used to determine correction values, as described above with reference to plates 17 and 18 .
Es wird nun auf Fig. 7 bezug genommen, wo eine weitere Meßvorrichtung mit einem C-Bügel 1b gezeigt ist. An Bügelschenkeln 3b und 4b sind Entfernungsmesser 5b und 6b angebracht, die entlang den Schenkeln hin und her verschiebbar sind, so daß ein Meßstrahl 7b auf eine Reflektionsfläche 22 an dem Entfernungsmesser 6b gerichtet werden kann. Umgekehrt kann ein Meßstrahl des Entfernungsmessers 6b auf eine Reflektionsfläche 23 des Entfernungsmessers 5b auftreffen. Durch jeweilige Verschiebungen der Entfernungsmesser 5b und 6b können so Kalibriermessungen des Abstandes D erfolgen.Reference is now made to FIG. 7, where a further measuring device with a C-bracket 1 b is shown. At bracket legs 3 b and 4 b range finder 5 b and 6 b are attached, which can be moved back and forth along the legs, so that a measuring beam 7 b can be directed onto a reflection surface 22 on the range finder 6 b. Conversely, a measuring beam from the rangefinder 6 b can strike a reflection surface 23 of the rangefinder 5 b. By respective displacements of the range finders 5 b and 6 b, calibration measurements of the distance D can be carried out.
In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Meßvorrichtung mit einem C-Bügel 1c und an dem C-Bügel angebrachten Entfernungsmessern 5c und 6c gezeigt. Bei den Entfer nungsmessern 5c und 6c handelt es sich um Triangulatoren. An einem Bügelschenkel 3c ist ein weiterer Entfernungsmesser 25 angebracht, welcher in Zeitabständen bei Abwesenheit eines Meßobjekts 2c den Abstand L zu einer Reflektionsfläche 22c an dem anderen Bügel schenkel 4c des C-Bügels 1c bestimmt. Die Entfernung L ist dem in die Gleichung (1) ein gehenden Abstand D zwischen den Entfernungsmessern 5c und 6c proportional. Durch Quotientenbildung aus aufeinanderfolgend gemessenen Werten der Entfernung L können daher Korrekturfaktoren für die interwallweise Neubestimmung des Abstands D gewonnen werden.In FIG. 8 is a further embodiment of a measuring device with a C-bracket 1 and c attached to the C-frame rangefinders 5 c and shown c6. The range finders 5 c and 6 c are triangulators. On a bracket leg 3 c, a further range finder 25 is attached, which determines the distance L to a reflection surface 22 c on the other bracket leg 4 c of the C bracket 1 c at intervals in the absence of a measurement object 2 c. The distance L is proportional to the distance D between the range finders 5 c and 6 c in equation (1). By forming quotients from successively measured values of the distance L, correction factors for the interwall-wise redetermination of the distance D can therefore be obtained.
Aufgrund des großen Entfernungsmeßbereichs der parallele Meß- und Reflexionsstrahlen verwendenden Entfernungsmesser 5 und 6 könnte eine Kalibrierung auch derart erfolgen, daß analog zur Gleichung (1) intervallweise die Dicke der einen oder/und anderen Kali brierplatte 17 bzw. 18 gemessen und aus dem gemessenen Wert und dem bekannten Dickenwert V1 bzw. V2 durch Quotienten- oder Differenzbildung ein Korrekturwert ermittelt wird, durch welchen die nach Gleichung (1) ermittelte Dicke Ep korrigiert wird.Because of the large distance measuring range of the range finders 5 and 6 using parallel measuring and reflection beams, a calibration could also be carried out in such a way that, analogously to equation (1), the thickness of one or the other calibrating plate 17 or 18 was measured at intervals and from the measured value and the known thickness value V1 or V2 is determined by forming a quotient or difference, by means of which the thickness Ep determined according to equation (1) is corrected.
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