DE102006062776A1 - Method and device for thickness measurement - Google Patents

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Abstract

Die Materialstärke ausgedehnter Objekte kann dadurch effizient bestimmt werden, dass zwei Abstandsmesseinrichtungen verwendet werden, wobei eine erste Abstandsmesseinrichtung den Abstand zu einer ersten Hauptoberfläche des Objekts und eine zweite Abstandsmesseinrichtung den Abstand zu einer zweiten Hauptoberfläche des Objektes, der der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegt, bestimmt. Werden potentielle Messfehler aufgrund der ausgedehnten Geometrie dadurch vermieden, dass eine Referenzeinrichtung einen Referenzabstand zwischen der ersten Abstandsmesseinrichtung und der zweiten Abstandsmesseinrichtung bestimmt, kann mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit die Dicke des Objekts zwischen der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche bestimmt werden.The material thickness of extended objects can be efficiently determined by using two distance measuring devices, wherein a first distance measuring device determines the distance to a first main surface of the object and a second distance measuring device determines the distance to a second main surface of the object, which is opposite to the first main surface. If potential measurement errors due to the extended geometry are avoided by a reference device determining a reference distance between the first distance measuring device and the second distance measuring device, the thickness of the object between the first main surface and the second main surface can be determined with high accuracy and speed.

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Dickenmessung von ausgedehnten geometrischen Objekten und insbesondere damit, wie die Dicke von in Bahnen hergestellten Materialien, wie Blechen, Folien oder Papier effizient bestimmt werden kann.The The present invention is concerned with the thickness measurement of extended geometric objects and in particular with it, as the thickness of web-produced materials, such as sheets, foils or paper can be determined efficiently.

Bei der Dickenmessung von geometrisch ausgedehnten Objekten ergeben sich eine Reihe von Problemen, insbesondere wenn, wie beispielsweise bei industriell vorgefertigten Blechen, die Dicke der zu untersuchenden Objekte in einem weiten Bereich variieren kann, wie beispielsweise von 0,01 mm bis zu mehreren Zentimetern. Ist dabei die geometrische Ausdehnung relativ zur Dicke der Objekte groß oder in einer Richtung sogar annäherungsweise unendlich, wie beispielsweise bei auf Rollen aufgewickelten Materialien wie Folien, Papier oder Blechen, besteht das Problem, dass die Dicke einer großen Fläche des Objekts mit einer einzigen Messung bestimmt werden muss, um die gesamte Messdauer auf einem akzeptablen Niveau zu halten. Zusätzlich ergibt sich das Problem, dass gerade bei den Materialien, die in Form von Bahnen produziert werden, der Anspruch an die Toleranz der Dicke der Bahn typischerweise besonders groß ist. Beispielsweise werden im Automobilbau die Blechstärken teilweise mit äußerst geringen Toleranzen spezifiziert, da die Einhaltung der Blechstärke für das Crash-Verhalten der fertig montierten Fahrzeuge wesentlich ist. Bei der Kontrolle von Blechdicken ist darüber hinaus zu beachten, dass Bleche in Walzwerken typischerweise in hoher Geschwindigkeit produziert werden, so dass pro Zeiteinheit eine große Blechfläche überprüft werden muss. Unter anderem kommen auch industrielle Walzmaschinen zum Einsatz, die Bleche mit einer Breite von bis zu 3 Metern erzeugen können. Darüber hinaus besteht ein Blech aus einem für herkömmliche opti sche Strahlung undurchlässigen Material, was die Messung der Blechstärke zusätzlich erschwert. Taktile Verfahren, die ortsaufgelöst durch direkte Berührung der Blechoberflächen deren Dicke bestimmen können, kommen für einen solchen Einsatz kaum in Frage, da diese eine Vielzahl von Messpunkten mechanisch erfassen müssten, was den Aufwand und somit die Kosten für die Qualitätskontrolle erheblich erhöhen würde. Bei industriellen Herstellungsverfahren werden Bleche oftmals so schnell erzeugt, dass diese am Ausgang einer Walzvorrichtung mit so hoher Geschwindigkeit austreten, dass diese Bleche in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche Schwingungen durchführen. In solchen Fällen ist die Anwendung taktiler Verfahren prinzipiell nicht möglich. Ähnliche Überlegungen treffen neben Blechen für eine Vielzahl anderer ebener Materialien zu, wie beispielsweise Folien, Papier, Gläser oder ähnlichem, für die die Einhaltung einer spezifischen Materialstärke mit hoher Genauigkeit gefordert wird.at the thickness measurement of geometrically extended objects a number of problems, especially when, for example industrially prefabricated sheets, the thickness of the examined Objects in a wide range may vary, such as from 0.01 mm to several centimeters. Is this the geometric extension relative to the thickness of objects large or even in one direction approximately infinite, such as in rolls wound on materials like foils, paper or sheets, the problem is that the thickness a big one area of the object must be determined with a single measurement to keep the entire measurement period at an acceptable level. Additionally results itself the problem that just with the materials, which in the form of Lanes are produced that claim the tolerance of the thickness the web is typically very large. For example in the automotive industry, the sheet thicknesses sometimes with extremely low Tolerances specified because compliance with the plate thickness for the crash behavior the fully assembled vehicles is essential. In the control of Thickness is above In addition, note that sheets in rolling mills are typically in high speed are produced, so that per unit of time a big Sheet metal surface must be checked. Among other things, industrial rolling machines are used, which can produce sheets with a width of up to 3 meters. Furthermore There is a sheet of one for conventional opti cal Radiation impermeable Material, which makes it even more difficult to measure the sheet thickness. Tactile procedures, the spatially resolved by direct contact the sheet metal surfaces determine their thickness, come for such an application hardly in question, since these a multiplicity of Measuring points would have to capture mechanically what the effort and hence the cost of the quality control increase significantly would. In industrial manufacturing processes, sheets often do so quickly generates these at the output of a rolling device with so high speed emerge that these sheets in one direction perpendicular to the surface Perform vibrations. In such cases In principle, the use of tactile methods is not possible. Similar considerations meet next to sheet metal for a variety of other planar materials, such as Foils, paper, glasses or similar, for the the Compliance with a specific material thickness required with high accuracy becomes.

Aufgrund der oben skizzierten Probleme ist die Überwachung der Wandstärke während der Produktion äußerst aufwändig, bei Blechen erfolgt sie in der Regel radiometrisch, d. h. unter Verwendung von radioaktiven Quellen oder Röntgenröhren um Röntgenstrahlung zu erzeugen und auf radioaktive Strahlen bzw. auf Röntgenstrahlen sensitiven Detektoren. Dabei wird das zu prüfende Material mit Röntgenstrahlung oder Gamma-Strahlung durchleuchtet und die Wandstärke des durchleuchteten Materials wird durch die Strahlschwächung, die durch die Absorption der Strahlung im zu überprüfenden Material hervorgerufen wird, bestimmt. Dazu muss die Strahlintensität bzw. die ursprüngliche Strahlungsintensität bekannt sein und die nach dem Durchleuchten des Materials verbleibende Strahlungsintensität muss mittels geeigneter Detektoren nachgewiesen werden. Strahlungsempfindliche Detektoren sind im Allgemeinen äußerst aufwändige Apparate. Beispielsweise werden momentan üblicherweise Zählrohre eingesetzt, also Gas gefüllte, mit Hochspannung beaufschlagte Detektorrohre, da diese relativ langzeitstabil sind und eine geringe Drift (beispielsweise temperatur-induziert) aufweisen. Bei der Überwachung der Produktion von breiten Blechen, müssen teilweise bis zu 100 solcher Detektoren und gegebenenfalls mehrere Röntgenquellen eingesetzt werden, um über die gesamte Breite der bis zu 3 m breiten Bleche die erforderliche Ortsauflösung bzw. Empfindlichkeit der Dickenmessung zu erreichen. Dabei liegen realistisch erzielbare Messgenauigkeiten im Bereich von 0,1% der Wandstärke, somit bei beispielsweise 10 mm dicken Blechen etwa bei 10 μm. Ein evidenter Nachteil besteht dabei in den hohen Kosten, die eine solche Messapparatur mit sich bringt. Beispielsweise muss für jedes der Zählrohre einen Hochspannungskanal einer Hochspannungsversorgung und ein Auslese- bzw. Auswertkanal einer Signalverarbeitungselektronik bereitgehalten werden.by virtue of The problems outlined above is the monitoring of wall thickness during the Production extremely expensive, at Sheets is usually radiometrically, d. H. under use from radioactive sources or x-ray tubes X-rays and radioactive rays or X-rays sensitive detectors. The material to be tested becomes X-ray radiation or gamma radiation and the wall thickness of the transilluminated material is caused by the beam attenuation, the caused by the absorption of the radiation in the material to be tested is determined. For this purpose, the beam intensity or the original Radiation intensity known be and after the illumination of the material remaining radiation intensity must by means of suitable detectors are detected. radiation-sensitive Detectors are generally extremely expensive devices. For example, currently become common Counter tubes used, So gas filled, with high voltage applied detector tubes, since they are relatively long-term stability and have a low drift (for example temperature-induced). In monitoring the Production of wide sheets, sometimes up to 100 such Detectors and possibly several X-ray sources are used, to over the entire width of up to 3 m wide sheets required spatial resolution or to achieve the sensitivity of the thickness measurement. There are Realistically achievable measurement accuracies in the range of 0.1% of Wall thickness, Thus, for example, 10 mm thick sheets at about 10 microns. An obvious disadvantage consists in the high cost of such a measuring apparatus brings with it. For example, for each of the counter tubes a high voltage channel of a high voltage power supply and a readout or evaluation channel of signal processing electronics become.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die erzielbare Messgenauigkeit durch die Statistik der Röntgenstrahlung (Poisson-Statistik) bestimmt wird. Der Signal-Rausch-Abstand wird daher durch die Quadratwurzel der detektierten Röntgenquanten bestimmt. Bei gegebener zur Verfügung stehender Messzeit ist daher die Ortsauflösung bzw. die Dickenempfindlichkeit begrenzt. Obwohl prinzipiell die Messgenauigkeit durch längere Messdauer bzw. Integrationszeit erhöht werden kann, ist dies im industriellen Maßstab nicht beliebig möglich, da in endlicher Zeit das aus einer Produktionsstraße kommende Material überprüft werden muss. Die prinzipiell auch mögliche Erhöhung der Aktivität der verwendeten Röntgenquellen erhöht auch das Risiko bei einem Strahlungsunfall und kann somit nur bedingt dazu beitragen, die Geschwindigkeit der Messung bzw. die erzielbare Messgenauigkeit zu steigern.One Another disadvantage is that the achievable accuracy through the statistics of X-rays (Poisson statistics). The signal-to-noise ratio therefore becomes determined by the square root of the detected X-ray quanta. at given standing measuring time is therefore the spatial resolution or the thickness sensitivity limited. Although in principle the measurement accuracy due to longer measurement duration or integration time increased can be, this is not arbitrarily possible on an industrial scale, since in a finite time the material coming from a production line is checked got to. The principle also possible increase the activity the X-ray sources used elevated also the risk of a radiation accident and thus can only conditionally contribute to the speed of measurement or achievable Increase measuring accuracy.

Für den Einsatz in Verbindung mit ausgedehnten Materialien, wie beispielsweise Blech-Rollen ist darüber hinaus das Röntgenverfahren deswegen nur bedingt geeignet, da die typischen Detektoren (Zählrohre) die kommerziell erhältlich sind, eine Ausdehnung von lediglich einigen Zentimetern aufweisen, so dass, wie bereits oben erwähnt, eine Vielzahl solcher Detektoren verwendet werden muss. Zusätzlich wird die erzielbare Ortsauflösung durch die endliche Ausdehnung der Zählrohre stark begrenzt, da ein einzelnes Zählrohr jeweils nur die Existenz eines Gamma-Quants in der von ihm überdeckten Fläche nachweisen kann, wobei eine weitere Differenzierung des Ortes des Gamma-Quants innerhalb des Zählrohrs nicht möglich ist.For use in conjunction with out In addition, the X-ray method is therefore only suitable to a limited extent because the typical detectors (counter tubes) which are commercially available have an extent of only a few centimeters, so that, as already mentioned above, a large number of such detectors must be used. In addition, the achievable spatial resolution is greatly limited by the finite extent of the counter tubes, since a single counter tube can only detect the existence of a gamma quantum in the area covered by it, with a further differentiation of the location of the gamma quantum within the counter tube not possible is.

Die dem Stand der Technik entsprechenden Röntgenverfahren haben also den Nachteil, nur eine begrenzte Ortsauflösung erzielen zu können, sowie Detektoren zu verwenden, deren Anschaffung und Betrieb äußerst aufwändig und kostenintensiv ist.The The X-ray methods corresponding to the prior art thus have the Disadvantage of being able to achieve only a limited spatial resolution, as well as detectors to use, the purchase and operation is extremely complex and costly.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Bestimmung der Materialstärke eines Objekts mit höherer Ortsauflösung und effizienter als bisher möglich ist.The Object of the present invention is therefore a device and to provide a method by which the determination of the material thickness of a Object with higher spatial resolution and more efficient than previously possible is.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 14 gelöst.These The object is achieved by a device according to claim 1 and by a method according to claim 14 solved.

Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die Materialstärke ausgedehnter Objekte dadurch effizient bestimmt werden kann, dass zwei Abstandsmesseinrichtungen verwendet werden, wobei eine erste Abstandsmesseinrichtung den Abstand zu einer ersten Hauptoberfläche des Objekts und eine zweite Abstandsmesseinrichtung den Abstand zu einer zweiten Hauptoberfläche des Objektes, die der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegt, bestimmt. Werden potentielle Messfehler aufgrund der ausgedehnten Geometrie dadurch vermieden, dass eine Referenzeinrichtung einen Referenzabstand zwischen der ersten Abstandsmesseinrichtung und der zweiten Abstandsmesseinrichtung bestimmt, kann mit hoher Genauigkeit und Geschwindig keit die Dicke des Objekts zwischen der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche bestimmt werden.Of the The present invention is based on the finding that the material thickness extended objects can be efficiently determined by that two distance measuring devices are used, wherein a first Distance measuring device the distance to a first main surface of the Object and a second distance measuring device the distance to a second main surface of the object facing the first major surface. Become thereby avoiding potential measurement errors due to the extended geometry that a reference means a reference distance between the first distance measuring device and the second distance measuring device determined, the thickness can with high accuracy and speed of the object between the first main surface and the second main surface become.

Dabei kommen bevorzugt Detektoren bzw. Abstandsmesseinrichtungen zum Einsatz, die mittels einer einzigen Messung den Abstand zu einem ausgedehnten Bereich auf der Oberfläche des Objekts bestimmen können. Dies ist beispielsweise bei Anwendung des Lichtschnittverfahrens möglich.there preferably detectors or distance measuring devices are used, the distance to an extended one by a single measurement Area on the surface of the object. This is for example when using the light-section method possible.

In anderen Worten besteht der Grundgedanke der Erfindung also darin, die Dicke eines Bahnmaterials dadurch zu bestimmen, dass der Abstand von Ober- und Unterseite des Bahnmaterials zu einem über bzw. unter dem Bahnmaterial angebrachten Detektor bestimmt wird, der beispielsweise eine linienförmige Messung des Abstands ermöglicht. Geeignet ist hierfür beispielsweise das Lichtschnittverfahren. Das Problem der Oberflächenvermessung ausgedehnter Objekte besteht generell darin, dass aufgrund der Ausdehnung (beispielsweise der großen Breiten von Bahnmaterialien) ein mechanischer Aufbau zur Aufhängung der Detektoren über und unter dem Objekt (Bahnmaterial) erforderlich ist. Aufgrund der großen geometrischen Ausdehnung kann nicht sichergestellt werden, dass Vibrationen oder thermische Deformationen das Messergebnis nicht verfälschen, insbesondere, da hochpräzise Messungen im Bereich einiger Mikrometer durchgeführt werden sollen. Solche Vibrationen oder Deformationen könnten daher zu einem Messfehler außerhalb der üblicherweise geforderten Toleranzen führen. Erfindungsgemäß wird diesem Problem dadurch begegnet, dass eine Referenzeinrichtung zum Bestimmen eines Referenzabstands zwischen der ersten Abstandsmesseinrichtung und der zweiten Abstandsmesseinrichtung verwendet wird. Dadurch wird eine etwaige Veränderung des Abstands der beiden Detektoreinrichtungen ober- bzw. unterhalb des Bahnmaterials sowie zusätzlich optional eine mögliche Verkippung eines oder mehrerer Messköpfe senkrecht zur Messrichtung vermieden. Wird beispielsweise Bahnmaterial vermessen, könnte eine solche Verkippung entlang der Vorschubrichtung des produ zierten Bahnmaterials einen zusätzlichen Messfehler verursachen, der erfindungsgemäß korrigiert werden kann.In In other words, the basic idea of the invention is to to determine the thickness of a web material by the distance from the top and bottom of the web material to an over or Under the web material attached detector is determined, the for example, a linear Measurement of the distance allows. Suitable for this for example, the light-section method. The problem of surface measurement extended objects generally consists in that due to the expansion (for example, the large latitudes of sheet materials) a mechanical structure for suspending the Detectors over and below the object (web material) is required. Due to the huge geometric extension can not be guaranteed that Vibrations or thermal deformations do not affect the measurement result distort, especially because of high precision Measurements in the range of a few micrometers should be carried out. Such vibrations or deformations could therefore to a measurement error outside the usual lead to required tolerances. According to the invention this Problem encountered by that a reference device for determining a reference distance between the first distance measuring device and the second distance measuring device is used. Thereby will be a possible change the distance of the two detector devices above and below of the web material as well as in addition optional one possible Tilting of one or more measuring heads perpendicular to the measuring direction avoided. If, for example, web material is measured, one could such tilt along the feed direction of the produ ed Railway material an additional Cause measurement errors that can be corrected according to the invention.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird daher eine erste Lichtschnittmesseinrichtung eingesetzt, um einen ersten Abstand zwischen der ersten Lichtschnittmesseinrichtung und einer ersten Hauptoberfläche eines zu vermessenden Bahnmaterials zu bestimmen. Eine zweite Lichtschnittmesseinrichtung wird verwendet, um einen zweiten Abstand von der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung zu einer zweiten, der ersten Hauptoberfläche des Bahnmaterials gegenüberliegenden Hauptoberfläche des Bahnmaterials zu bestimmen. Mittels einer Referenzeinrichtung wird zusätzlich als Referenzabstand der Abstand der ersten Lichtschnittmesseinrichtung von der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung in Messrichtung bestimmt. Die Messrichtung ist dabei diejenige Richtung, die zur Dicke des Objekts parallel verläuft, also senkrecht auf den Hauptoberflächen steht.at an embodiment The present invention therefore provides a first light-slit measuring device used to a first distance between the first light-slit measuring device and a first main surface to determine a to be measured web material. A second light-slit measuring device is used a second distance from the second light slit measuring device to a second, opposite the first main surface of the web material main surface of the web material. By means of a reference device will be added as the reference distance, the distance of the first light-slit measuring device determined by the second light-slit measuring device in the measuring direction. The Measuring direction is that direction, the thickness of the object runs parallel, So it is perpendicular to the main surfaces.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Messeinrichtung dazu verwendet, die Dicken von Blechen, die von einer Presse produziert werden, unmittelbar nach der Produktion zu überprüfen. Dazu werden die Bleche in einer Vorschubrichtung zwischen der ersten Lichtschnittmesseinrichtung und der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung bewegt.According to an embodiment of the present invention, the measuring device is used to check the thicknesses of sheets produced by a press immediately after production. For this purpose, the sheets are in a feed direction between the first light-slit measuring device and the second light section moved measuring device.

Der große Vorteil des Verwendens von berührungslosen Lichtschnittmesseinrichtungen liegt dabei darin, dass mittels einer einzigen Messung der Abstand des Bahnmaterials bzw. der Blechbahn zum Messkopf über eine Breite von mehr als 1 m linienförmig erfasst werden kann. Das heißt, mittels nur einer einzigen Messung kann ein Höhenprofil senkrecht zur Vorschubrichtung gewonnen werden, das mehr als 1 m Materialbreite beschreibt. Dabei ist zusätzlich die Ortsauflösung im Vergleich zu Strahlungsdetektoren dadurch stark erhöht, dass die die Auflösung in Vorschubrichtung begrenzende geometrische Ausdehnung des projizierten Lichtstreifens in Vorschubrichtung prinzipiell beliebig klein gemacht werden kann. Durch Variation der Vorschubgeschwindigkeit des aus der Presse kommenden Blechmaterials lässt sich somit die Ortsauflösung der Topographie-Information, also der Höheninformation auf der Oberfläche des zu untersuchenden Materials bzw. des Dickenprofils, beliebig variieren.Of the size Advantage of using non-contact Lichtschnittmesseinrichtungen lies in the fact that by means of a single measurement of the distance of the web material or the sheet metal web to the measuring head a width of more than 1 m linear can be detected. The is called, By means of a single measurement can be a vertical profile perpendicular to the feed direction which describes more than 1 m material width. there is additionally the spatial resolution compared to radiation detectors thereby greatly increased that the the dissolution in the feed direction limiting geometric extension of the projected Strip of light in the feed direction made basically arbitrarily small can be. By varying the feed rate of the The sheet metal material coming from the press can thus be the spatial resolution of Topography information, ie the height information on the surface of the to be examined material or the thickness profile, vary as desired.

Bei einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird als Referenzeinrichtung zum Bestimmen des Referenzabstands zwischen der ersten und der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung bzw. zwischen der ersten und der zweiten Abstandsmesseinrichtung ein Strahlungsdetektor verwendet. Der Strahlungsdetektor bestimmt dabei für eine Position auf der Oberfläche des zu untersuchenden Objekts die Materialstärke desselben durch Messung der durch Absorption verlorenen Strahlungsintensität. Im selben Oberflächenbereich wird von der ersten und der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung eine Abstandsmessung des Oberflächenbereichs zur Lichtschnittmesseinrichtung durchgeführt. Aufgrund der radiometrisch bestimmten Dicke des zu untersuchenden Objekts in einem kleinen geometrischen Bereich und der Messung der Abstände der Lichtschnittmesseinrichtungen zu eben diesem Bereich kann als Referenzabstand der genaue Abstand der ersten und zweiten Lichtschnittmesseinrichtung mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Eventuelle thermisch- oder mechanisch-induzierte Abstandsvariationen können somit mit hoher Präzision kompensiert werden.at A comparative example of the present invention is used as a reference device for determining the reference distance between the first and the second Light slit measuring device or between the first and the second Distance measuring device uses a radiation detector. The radiation detector determines for a position on the surface of the object to be examined the material thickness of the same by measurement the radiation intensity lost by absorption. In the same surface area is from the first and the second light-slit measuring device a distance measurement of the surface area performed for light slit measuring device. Due to the radiometric determined thickness of the object to be examined in a small geometric range and the measurement of the distances of the light-slit measuring devices to just this area can be used as a reference distance of the exact distance the first and second light-slit measuring device with high accuracy be determined. Possible thermally or mechanically induced distance variations can thus with high precision be compensated.

Entgegen dem Stand der Technik müssen aufwändige und kostenintensive radiometrische Abstandsmessverfahren nur für einen begrenzten Bereich auf der Oberfläche des zu untersuchenden Objekts, bzw. einmal je Abstandsmesseinrichtung, verwendet werden müssen. Dadurch können die Kosten reduziert werden. Aus den oben genannten Gründen wird darüber hinaus die erzielbare Ortsauflösung des zu vermessenden Dickenprofils mittels des Lichtschnittverfahrens erheblich erhöht.opposite The prior art must be elaborate and Costly radiometric distance measuring methods for only one limited area on the surface of the object to be examined, or once per distance measuring device, must be used. Thereby can the costs are reduced. For the reasons mentioned above will about that In addition, the achievable spatial resolution of the thickness profile to be measured by means of the light section method significantly increased.

Bei einem weiteren Vergleichsbeispiel kann die erzielbare Messgenauigkeit in Dickenrichtung dadurch zusätzlich erhöht werden, dass eine zweite radiometrische Messung mittels einer Röntgeneinrichtung durchgeführt wird, wobei die Röntgeneinrichtung mit der ersten Lichtschnittmesseinrichtung und der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung verbunden ist. Erfolgt die Messung mit der zweiten Röntgeneinrichtung entlang einer anderen Röntgenrichtung als mittels der ersten Röntgeneinrichtung, also beispielsweise unter einem anderen Winkel relativ zur Oberfläche des zu untersuchenden Objekts, kann auf eine eventuelle Verkippung bzw. ein eventuelles geometrisches Misalignment der Lichtschnittmesseinrichtungen geschlossen werden. Dadurch lässt sich die Messgenauigkeit zusätzlich steigern, indem zusätzlich zum Abstand der beiden Lichtschnittmesseinrichtungen auch eine Korrektur auf fehlerhafte relative Ausrichtung in einer weiteren Dimension der beiden Lichtschnittmesseinrichtungen zueinander durchgeführt werden kann.at a further comparative example, the achievable accuracy in the thickness direction thereby additionally elevated be that a second radiometric measurement by means of an X-ray device carried out is, the X-ray device with the first light-slit measuring device and the second light-slit measuring device connected is. If the measurement with the second X-ray device along another x-ray direction as by means of the first X-ray device, so for example at a different angle relative to the surface of the object to be examined, can on a possible tilting or a possible geometric misalignment of the light-slit measuring devices getting closed. By doing so leaves the measuring accuracy in addition boost by adding in addition to the distance of the two light-slit measuring devices also a correction on incorrect relative alignment in another dimension the two light-slit measuring devices are performed to each other can.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird auf einer oder auf beiden Seiten des zu vermessenden Bahnmaterials bzw. Objekts ein Referenzobjekt vorbestimmter, bekannter Dicke angebracht, so dass dieses zusätzlich von beiden Lichtschnittmesseinrichtungen zusammen mit der Oberfläche des zu vermessenden Objekts vermessen wird. Die Lichtschnittmesseinrichtungen müssen also so angeordnet sein, dass ein Teil der von den Lichtschnittmesseinrichtungen auf der Oberfläche des Objekts erzeugten Messlichtstreifen auf den den Lichtschnittmesseinrichtungen zugewandten Oberflächen der Referenzobjekte abgebildet werden.at an embodiment The present invention is on one or both sides of the web material or object to be measured a reference object predetermined, known thickness attached, so that this addition of both light slit measuring devices together with the surface of the to measure the object to be measured. The light-slit measuring devices must therefore be arranged so that part of the light-slit measuring devices on the surface the measuring light strip generated on the light slit measuring devices facing surfaces the reference objects are mapped.

Die Bestimmung des Referenzabstands kann dann dadurch erfolgen, dass der Abstand der ersten und der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung zu den ihnen zugewandten Oberflächen des Referenzobjekts gleichzeitig mit dem Abstand zum zu vermessenden Objekt bestimmt wird. Da die Dicke des Referenzobjekts exakt bekannt ist, kann als Referenzabstand der Abstand zwischen der ersten Lichtschnittmesseinrichtung und der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung einfach berechnet werden. Erfindungsgemäß wird daher oft ein Material für die Referenzobjekte verwendet, das einer geringen thermischen Ausdehnung unterliegt.The Determination of the reference distance can then take place in that the distance of the first and the second light-slit measuring device to the surfaces facing them of the reference object simultaneously with the distance to be measured Object is determined. Because the thickness of the reference object is known exactly is, as a reference distance, the distance between the first light-slit measuring device and the second light-slit measuring device are easily calculated. Therefore, according to the invention often a material for uses the reference objects that have a low thermal expansion subject.

Sofern es geometrisch möglich ist, entsprechende Referenzobjekte gleichzeitig mit dem zu untersuchenden Objekt von den Lichtschnittmesseinrichtungen aufnehmen zu lassen, kann durch einfaches Einbringen kostengünstiger Referenzobjekte die Einhaltung der Messgenauigkeit sichergestellt werden. Die Verwendung von kostspieligen Röntgendetektoren kann somit vollständig entfallen.Provided it is geometrically possible is, corresponding reference objects simultaneously with the one to be examined To have the object recorded by the light slit measuring devices, can by simple introduction of cost-effective reference objects the Compliance with the measurement accuracy can be ensured. The usage of expensive X-ray detectors can thus completely omitted.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die erzielbare Messgenauigkeit dadurch zusätzlich erhöht, dass auf beiden Seiten eines zu untersuchenden Bahnmaterials Referenzobjekte angebracht werden.In a further embodiment of the Present invention, the achievable measurement accuracy is further increased by the fact that reference objects are mounted on both sides of a web material to be examined.

Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung das Potential besitzt, eine höhere Ortsauflösung zu erreichen und insgesamt die Messgeschwindigkeit zu erhöhen, wobei gleichzeitig die Kosten der verwendeten Detektoren gegenüber dem Stand der Technik deutlich gesenkt werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass radiometrische Detektoren teilweise oder ganz durch andere Messsysteme ergänzt werden, die Abstände auf einer Linie oder in einem ausgedehnten geometrischen Bereich ermitteln können, wie beispielsweise Lichtschnittverfahren.In summary It can therefore be said that the method according to the invention or the device according to the invention has the potential, a higher one spatial resolution to achieve and overall increase the measuring speed, while at the same time the cost of the detectors used compared to the prior art clearly can be lowered. This is achieved by partially radiometric detectors or completely supplemented by other measuring systems, the distances on determine a line or in a broad geometric area can, such as light section method.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The present invention will be described below with reference to FIG the enclosed drawings, closer explained. Show it:

1 ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit radiometrischer Bestimmung des Referenzabstands; 1 a comparative example of the present invention with radiometric determination of the reference distance;

2 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Referenzobjekten zur Bestimmung des Referenzabstands; 2 an embodiment of the present invention with reference objects for determining the reference distance;

3A und 3B ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit mehreren Lichtschnittmesseinrichtungen; 3A and 3B another embodiment of the present invention with multiple light slit measuring devices;

4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Materialstärke eines Objekts; und 4 an embodiment of a method according to the invention for determining the material thickness of an object; and

5 ein Vergleichsbeispiel eines Lichtschnittmessverfahrens. 5 a comparative example of a light-slit measuring method.

Da in den folgenden Absätzen das erfindungsgemäße Konzept unter Verwendung von Lichtschnittmesseinrichtungen beschrieben wird, soll anhand von 5 kurz das Lichtschnittmessverfahren an einem einfachen Beispiel beschrieben werden.Since the concept according to the invention is described in the following paragraphs using light-slit measuring devices, reference is made to FIG 5 briefly the light section measuring method will be described by a simple example.

5 zeigt dabei die Oberfläche eines zu vermessenden Objekts 2, einen Messlichtprojektors 4, welcher in eine Lichtebene 6 Licht emittiert, so dass auf der Oberfläche des Objekts 2 ein Messlichtstreifen 8 erzeugt wird. Im in 5 vereinfacht gezeigten Fall einer perfekt ebenen Oberfläche 2 ist der Messlichtstreifen 8 die in 5 gezeigte Gerade. 5 shows the surface of an object to be measured 2 , a measuring light projector 4 which is in a light plane 6 Emits light, leaving on the surface of the object 2 a measuring light strip 8th is produced. Im in 5 simplified case of a perfectly flat surface 2 is the measuring light strip 8th in the 5 straight line shown.

Der Messlichtstreifen 8 wird mittels eines geeigneten Sensors 10 aufgezeichnet. Im in 5 gezeigten Beispiel ist der Sensor 10 ein zwei-dimensionaler Matrixsensor, wie beispielsweise eine CCD- oder ein CMOS-Sensor. Die genaue Art des Sensors ist für die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Konzeptes nicht erheblich, es können generell auch andere Arten von Sensoren verwendet werden.The measuring light strip 8th is by means of a suitable sensor 10 recorded. Im in 5 The example shown is the sensor 10 a two-dimensional matrix sensor, such as a CCD or CMOS sensor. The exact nature of the sensor is not significant to the operation of the inventive concept, and other types of sensors may generally be used.

Wird auf der Oberfläche 2 des Objekts eine Messlichtlinie 8 als Gerade erzeugt, wird das Bild der Geraden, wie in 5 gezeigt, auf dem Sensor 10 abgebildet. Die Höheninformation ergibt sich nunmehr aus der Geometrie des Gesamtaufbaus, insbesondere aus der Relativposition des Sensors 10 und des Messlichtprojektors 4. Wird beispielsweise die Oberfläche 2 des Objekts in einer Richtung 12 bewegt, wird der Messlichtstreifen an anderer Position auf der Oberfläche 2 des Objekts erzeugt, da die Lichtebene 6 im Raum unverändert bleibt. Da auch der Sensor 10 ortsfest ist, wird auch das Bild der Messlichtlinie (symbolisiert durch schwarze Quadrate) auf dem Sensor in einer Richtung 14 variieren. Bei Kenntnis der Geometrie der Lichtebene 6 und des Sensors 10 kann also, wie oben beschrieben, auf die Position der Oberfläche 2 des Objekts in Richtung 12 geschlossen werden.Will on the surface 2 of the object a measuring light line 8th generated as a straight line, the image of the line becomes, as in 5 shown on the sensor 10 displayed. The height information now results from the geometry of the overall structure, in particular from the relative position of the sensor 10 and the measuring light projector 4 , For example, the surface 2 of the object in one direction 12 moves, the measuring light strip is at a different position on the surface 2 of the object, since the light plane 6 remains unchanged in the room. Because also the sensor 10 is stationary, the image of the measuring light line (symbolized by black squares) on the sensor in one direction 14 vary. With knowledge of the geometry of the light plane 6 and the sensor 10 So, as described above, can on the position of the surface 2 of the object in the direction 12 getting closed.

Äquivalente Überlegungen gelten, wenn die Oberfläche des Objekts nicht eben ist. Mittels des in 5 gezeigten Lichtschnittverfahrens kann somit Topographie-Information bzw. Höheninformation über die gesamte Breite der Oberfläche 2 mittels einer einzigen Aufnahme des Sensors 10 bestimmt werden.Equivalent considerations apply when the surface of the object is not flat. By means of in 5 The light-section method shown can thus topography information or height information over the entire width of the surface 2 by means of a single image of the sensor 10 be determined.

Es werden für Lichtschnittmessverfahren spezialisierte Sensoren 10 verwendet, die in hoher Geschwindigkeit selbst eine Signalverarbeitung durchführen können, so dass diese beispielsweise lediglich die Information über den hellsten belichteten Pixel des Sensors 10 als Messergebnis zur Verfügung stellen. Solche hoch-spezialisierten Sensoren eignen sich daher insbesondere für eine schnelle Messung, da aufwändige Signalnachverarbeitung, wie sie beispielsweise bei einer herkömmlichen CCD erforderlich wird, vermieden werden kann.There are specialized sensors for light section measurement 10 used, which can perform high-speed signal processing itself, for example, this only the information about the brightest exposed pixels of the sensor 10 as a result of measurement. Such highly specialized sensors are therefore particularly suitable for rapid measurement, since complex signal post-processing, as required for example in a conventional CCD, can be avoided.

Zusammenfassend weisen Lichtschnittmessverfahren also den erheblichen Vorteil auf, dass mit hoher Geschwindigkeit die Höheninformation entlang einer räumlich ausgedehnten Messlinie 8 erhalten werden kann.In summary, light-slit measuring methods thus have the considerable advantage that the height information along a spatially extended measuring line is produced at high speed 8th can be obtained.

Wird die Oberfläche 2 in einer Richtung senkrecht zur Messlichtlinie 8 und in einer Richtung 16 unter der Lichtebene bewegt und werden sukzessive Aufnahmen mittels des Sensors 10 durchgeführt, kann innerhalb kurzer Zeit die gesamte Topographie der Oberfläche 2 des zu untersuchenden Objekts bestimmt werden, was das Lichtschnittmessverfahren für den Einsatz bei der Vermessung räumlich ausgedehnter Oberflächen prädestiniert.Will the surface 2 in a direction perpendicular to the measuring light line 8th and in one direction 16 moved below the plane of light and are successive shots using the sensor 10 performed, within a short time the entire topography of the surface 2 of the object to be examined, which predestines the light-slit measuring method for use in the measurement of spatially extended surfaces.

Bei den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden daher zur Illustration des erfindungsgemäßen Konzepts jeweils Lichtschnittmessverfahren verwendet. Das erfindungsgemäße Konzept ist in seiner Anwendung jedoch in keinster Weise auf das verwendete Lichtschnittmessverfahren beschränkt. Vielmehr können jedwede anderen Messverfahren, die die Topographie einer Oberfläche durch Abstandsmessung vermessen können, erfindungsgemäß verwendet werden.at the embodiments of the present invention described below The invention will therefore be illustrative of the inventive concept each used Lichtschnittmessverfahren. The inventive concept However, in its application is in no way on the used Light section measuring method limited. Rather, you can any other measuring method that undergoes the topography of a surface Can measure distance measurement, used according to the invention.

1 zeigt ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem der Referenzabstand mittels einer radiometrischen Messung bestimmt wird. 1 zeigt schematisch in einer Schnittansicht ein zu vermessendes Objekt 20, dessen Materialstärke 22 (d) bestimmt werden soll, wobei das Objekt 20 in einer Richtung 24 zwischen einer ersten Abstandsmesseinrichtung 26 und einer zweiten Abstandsmesseinrichtung 28 bewegt werden kann. 1 zeigt zusätzlich eine Referenzeinrichtung, die eine Röntgenquelle 30a und einen Röntgendetektor 30b umfasst, wobei die Röntgenquelle 30a bezüglich der ersten Abstandsmesseinrichtung 26 und der Röntgendetektor 30b bezüglich der zweiten Abstandsmesseinrichtung 28 in bekannter geometrischer Lage angeordnet sind. Dies kann beispielsweise auch bedeuten, dass diese mechanisch verbunden sind. Für die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Konzepts ist es unerheblich, mit welchem der beiden Abstandsmesseinrichtungen die Röntgenquelle 30a verbunden ist, eine spiegelbildliche Konfiguration ist daher ebenfalls erfindungsgemäß möglich. 1 shows a comparative example of the present invention, in which the reference distance is determined by means of a radiometric measurement. 1 shows schematically in a sectional view an object to be measured 20 , its material thickness 22 (d) to be determined, where the object 20 in one direction 24 between a first distance measuring device 26 and a second distance measuring device 28 can be moved. 1 additionally shows a reference device, which is an X-ray source 30a and an X-ray detector 30b includes, wherein the x-ray source 30a with respect to the first distance measuring device 26 and the X-ray detector 30b with respect to the second distance measuring device 28 are arranged in a known geometric position. This may also mean, for example, that they are mechanically connected. For the operation of the inventive concept, it is irrelevant with which of the two distance measuring devices, the X-ray source 30a is connected, a mirror image configuration is therefore also possible according to the invention.

Die erste und die zweite Abstandsmesseinrichtung 26 bzw. 28 ist in 1 lediglich schematisch dargestellt, ebenso wie die Röntgenquelle 30a und der Röntgendetektor 30b. Das genaue Funktionsprinzip der Abstandsmesseinrichtungen 26 bzw. 28 ist für die Anwendung des erfindungsgemäßen Konzepts nicht wesentlich. Vorteilhaft ist, wenn die Abstandsmesseinrichtung 26 und 28 mit einer Messung jeweils einen Abstand zu einem ausgedehnten geometrischen Bereich auf der ihnen jeweils zugeordneten Oberfläche des zu vermessenden Objekts 20 bestimmen können. Dies ist beispielsweise auf kostengünstige Art und Weise bei den anhand von 5 beschriebenen Lichtschnittmesseinrichtungen der Fall. Erfindungsgemäß wird also ein erster Abstand 32a zwischen einer der ersten Abstandsmesseinrichtung 26 zugeordneten ersten Hauptoberfläche des Objekts 20 und der ersten Abstandsmesseinrichtung 26 bestimmt. Ein zweiter Abstand 32b zwischen der zweiten Abstandsmesseinrichtung 28 und einer der zweiten Abstandsmesseinrichtung 28 zugewandten zweiten Hauptoberfläche des Objekts 20 wird mittels der zweiten Abstandsmesseinrichtung 28 bestimmt.The first and the second distance measuring device 26 respectively. 28 is in 1 shown only schematically, as well as the X-ray source 30a and the X-ray detector 30b , The exact operating principle of the distance measuring devices 26 respectively. 28 is not essential for the application of the inventive concept. It is advantageous if the distance measuring device 26 and 28 with a measurement in each case a distance to an extended geometric area on their respective associated surface of the object to be measured 20 can determine. This is for example in a cost-effective manner in the basis of 5 described light slit measuring devices of the case. According to the invention, therefore, a first distance 32a between one of the first distance measuring device 26 associated first main surface of the object 20 and the first distance measuring device 26 certainly. A second distance 32b between the second distance measuring device 28 and one of the second distance measuring device 28 facing the second main surface of the object 20 is by means of the second distance measuring device 28 certainly.

Als Referenzabstand kann mittels der Röntgenquelle 30a und dem Röntgendetektor 30b der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Abstandsmesseinrichtung 26 und 28 bestimmt werden. Alternativ kann als Referenzabstand auch die Dicke des Objekts in einem ausgewählten geometrischen Bereich des Objekts bestimmt werden. Dazu wird mittels des Röntgendetektors 30b die durch die Materialstärke des zu vermessenden Objekts 20 geschwächte Röntgenintensität bestimmt, die von der Röntgenquelle 30a emittiert wird. Durch Kenntnis des Absorptionsverhaltens des Materials des Objekts 20 kann somit auf die Dicke 22 des Objekts 20 geschlossen werden. Erfindungsgemäß sind Röntgenquelle 30a und Röntgendetektor 30b mit jeweils einer Abstandsmesseinrichtung verbunden, und die Dicke 22 des Objekts 20 wird von der Röntgenmesseinrichtung an einer Stelle der Oberfläche des Objekts 20 bestimmt, die ebenfalls von der Abstandsmessung der Abstandsmesseinrichtung 26 und 28 erfasst wird. Es kann also als Referenzabstand der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Abstandsmesseinrichtung aus der Summe der Abstände 32a, 32b und der Dicke 22 berechnet werden.As a reference distance can by means of the X-ray source 30a and the X-ray detector 30b the distance between the first and the second distance measuring device 26 and 28 be determined. Alternatively, the reference distance can also be used to determine the thickness of the object in a selected geometric region of the object. This is done by means of the X-ray detector 30b due to the material thickness of the object to be measured 20 Weakened X-ray intensity determined by the X-ray source 30a is emitted. By knowing the absorption behavior of the material of the object 20 can thus on the thickness 22 of the object 20 getting closed. According to the invention are X-ray source 30a and x-ray detector 30b each connected to a distance measuring device, and the thickness 22 of the object 20 is from the X-ray measuring device at a location of the surface of the object 20 also determined by the distance measurement of the distance measuring device 26 and 28 is detected. It can therefore as the reference distance, the distance between the first and the second distance measuring device from the sum of the distances 32a . 32b and the thickness 22 be calculated.

Die aufwändige Röntgentechnik wird nur an einem geometrisch stark begrenzten Teil der Oberfläche des Objekts 20 verwendet, um mit deren Hilfe den Abstand der beiden Abstandsmesseinrichtungen zueinander zu bestimmen, bzw. zeitlich zu verfolgen. Die erfindungsgemäße hohe Messgenauigkeit der Materialstärke des Objekts kann somit auch bei thermisch oder mechanisch verursachten Variationen des Abstands der beiden Abstandsmesseinrichtungen 26 und 28 aufrecht erhalten werden.The complex X-ray technique is only applied to a geometrically highly limited part of the surface of the object 20 used to determine with their help the distance between the two distance measuring devices to each other, or to track in time. The high measurement accuracy of the material thickness of the object according to the invention can therefore also be achieved in thermally or mechanically induced variations of the distance between the two distance measuring devices 26 and 28 be maintained.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem der Referenzabstand mittels optischer Messung bestimmt wird. 2 shows a further embodiment of the present invention, in which the reference distance is determined by means of optical measurement.

In 2 und in den vier folgenden Figuren sind funktions-ähnliche bzw. funktionsidentische Komponenten mit den selben Bezugszeichen versehen, so dass die Beschreibung der einzelnen Komponenten wechselseitig auf unterschiedliche Figuren anwendbar ist. Darüber hinaus können mit identischen Bezugszeichen versehene Objekte innerhalb der einzelnen im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ verwendet werden.In 2 and in the four following figures, functionally similar or functionally identical components are provided with the same reference numerals, so that the description of the individual components is mutually applicable to different figures. In addition, objects provided with identical reference numerals may alternatively be used within the individual embodiments described below.

2 zeigt als erste Abstandsmesseinrichtung 26 eine Lichtschnittmesseinrichtung, wie sie anhand von 5 bereits beschrieben wurde. Als zweite Abstandsmesseinrichtung 28 wird ebenfalls eine Lichtschnittmesseinrichtung verwendet. 2 zeigt darüber hinaus in einer perspektivischen Ansicht das zu vermessende Objekt 20, sowie ein erstes Referenzobjekt 40a und ein zweites Referenzobjekt 40b. Die Referenzobjekte 40a und 40b weisen jeweils eine erste Referenzhauptoberfläche auf, die der ersten Abstandsmesseinrichtung 26 bzw. der ersten Lichtschnittmesseinrichtung 26 zugewandt ist. Eine zweite Hauptoberfläche der Referenzobjekte 40a und 40b ist der zweiten Abstandsmesseinrichtung 28 bzw. der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung 28 zugewandt. Die Referenzobjekte 40a und 40b zeichnen sich darüber hinaus dadurch aus, dass diese zwischen den Referenzhauptoberflächen eine präzise vorbestimmte Dicke aufweisen. Bevorzugt sind die Referenzobjekte 40a und 40b darüber hinaus aus Materialien hergestellt, die einer geringen thermischen Ausdehnung unterliegen. 2 shows as the first distance measuring device 26 a light-slit measuring device, as shown by 5 already described. As a second distance measuring device 28 a light slit measuring device is also used. 2 also shows in a perspective view of the object to be measured 20 , as well as a first reference object 40a and a second reference object 40b , The reference objects 40a and 40b each have a first reference main surface, the first distance measuring device 26 or the first Light section measuring device 26 is facing. A second main surface of the reference objects 40a and 40b is the second distance measuring device 28 or the second light-slit measuring device 28 facing. The reference objects 40a and 40b are also characterized by the fact that they have a precise predetermined thickness between the reference main surfaces. The reference objects are preferred 40a and 40b In addition, made of materials that are subject to low thermal expansion.

Wie es in 2 zu sehen ist, ist die geometrische Anordnung der Lichtschnittmesseinrichtungen 26 und 28 bzw. der Referenzobjekte 40a und 40b so gewählt, dass Teile 42a und 42b des von der ersten Lichtschnittmesseinrichtung 26 erzeugten Messlichtstreifens auf den Referenzobjekten 40a und 40b erzeugt werden. Gleiches gilt für Lichtschnittmesseinrichtung 28, wobei aufgrund der teil-perspektivischen Ansicht in 2 die auf den zweiten Hauptoberflächen der Referenzobjekte 40a und 40b erzeugten Lichtmessstreifen in 2 nicht zu sehen sind.As it is in 2 can be seen, is the geometric arrangement of the light-slit measuring devices 26 and 28 or the reference objects 40a and 40b so chosen that parts 42a and 42b of the first light-slit measuring device 26 generated measuring light strip on the reference objects 40a and 40b be generated. The same applies to the light-slit measuring device 28 , due to the partial-perspective view in 2 on the second main surfaces of the reference objects 40a and 40b generated light measuring strips in 2 not to be seen.

Im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Referenzeinrichtung zum Bestimmen eines Referenzabstands zwischen der ersten Lichtschnittmesseinrichtung 26 und der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung 28 also zwei Referenzobjekte 40a und 40b.Im in 2 In the embodiment shown, the reference device comprises a reference distance between the first light-slit measuring device 26 and the second light-slit measuring device 28 So two reference objects 40a and 40b ,

Da die Dicke der Referenzobjekte 40a und 40b genau bekannt ist und die Abstände zu den Referenzobjekten 40a und 40b im laufenden Betrieb der erfindungsgemäßen Messeinrichtung von 2 jeweils mit ermittelt werden, kann als Referenzabstand beispielsweise der Abstand zwischen der ersten Lichtschnittmesseinrichtung 26 und der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung 28 durch Verknüpfung der Abstände der Lichtschnittmesseinrichtung 26 zur ersten Hauptoberfläche der Referenzobjekte 40a und 40b, der Dicke der Referenzobjekte 40a und 40b sowie der Abstände der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung 28 zur zweiten Hauptoberfläche der Referenzobjekte 40a und 40b bestimmt werden. Alternativ kann auch die Differenz der tatsächlichen Dicke der Referenzobjekte von der mittels den Lichtschnittmesseinrichtungen bestimmten Dicke als Referenzgröße verwendet werden. Mittels der Differenz könnten dann die Dickenwerte, die mittels der Lichtschnittmesseinrichtungen bestimmt werden, über die gesamte Breite der Messlichtstreifen korrigiert werden.Because the thickness of the reference objects 40a and 40b exactly what is known and the distances to the reference objects 40a and 40b during operation of the measuring device according to the invention of 2 can be determined in each case, as a reference distance, for example, the distance between the first light-slit measuring device 26 and the second light-slit measuring device 28 by linking the distances of the light-slit measuring device 26 to the first main surface of the reference objects 40a and 40b , the thickness of the reference objects 40a and 40b and the distances of the second light-slit measuring device 28 to the second main surface of the reference objects 40a and 40b be determined. Alternatively, the difference of the actual thickness of the reference objects from the thickness determined by means of the light-slit measuring devices may also be used as the reference variable. By means of the difference, the thickness values which are determined by means of the light-slit measuring devices could then be corrected over the entire width of the measuring light strips.

Obwohl die Verwendung von zwei Referenzobjekten 40a und 40b im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die erzielbare Messgenauigkeit gegenüber dem Verwenden eines einzigen Referenzobjekts zusätzlich erhöht, kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung lediglich ein Referenzobjekt verwendet werden, um erfindungsgemäß einen Referenzabstand zu bestimmen.Although the use of two reference objects 40a and 40b in the 2 As shown embodiment, the achievable measurement accuracy compared to using a single reference object additionally increased, in a further embodiment of the present invention, only a reference object can be used to determine a reference distance according to the invention.

Mit anderen Worten zeigt 2 eine weitere Möglichkeit, eine Referenzmessung zu erhalten, die sich ergibt, wenn die Bahnbreite bzw. die Breite des zu vermessenden Objekts 20 geringer ist als der Erfassungsbereich verwendeter Lichtschnittvorrichtungen. In diesem Fall können rechts und links vom Bahnmaterial 20 Referenzobjekte 40a und 40b, beispielsweise in Form von Blechstreifen bekannter Dicke, unter einem bekannten Winkel (vorzugsweise wie in 2 gezeigt horizontal) angeordnet werden. Durch Vergleich der aus der Messung mit den Lichtschnittmessköpfen ermittelten Dicke dieser Blechstreifen mit der bekannten Dicke können Korrekturwerte ermittelt werden, die zur Korrektur der Messdaten für das Bahnmaterial herangezogen werden. Auch eine eventuelle Verkippung der Lichtschnittmesseinrichtungen 26 bzw. 28 senkrecht zu einer Vorschubrichtung 44 kann mittels der Vermessung der Referenzobjekte ermittelt und korrigiert werden.In other words shows 2 Another way to obtain a reference measurement, which results when the web width or the width of the object to be measured 20 is less than the detection range of light slit devices used. In this case, right and left of the web material 20 References 40a and 40b , For example, in the form of metal strips of known thickness, at a known angle (preferably as in 2 shown horizontally) can be arranged. By comparing the thickness of these sheet-metal strips with the known thickness determined from the measurement with the light-section measuring heads, correction values can be determined which are used to correct the measured data for the web material. Also a possible tilting of the light-slit measuring devices 26 respectively. 28 perpendicular to a feed direction 44 can be determined and corrected by measuring the reference objects.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird als Messlichtstreifen ein Lichtstreifen monochromatischen Lichts, beispielsweise Licht, das durch einen Laser erzeugt wird, verwendet. Um auf den Oberflächen der statischen Referenzobjekte 40a und 40b die Bildung von Speckle-Mustern zu verhindern, können die Referenzobjekte (Bleche) so schnell in vertikaler (oder horizontaler) Richtung bewegt bzw. in Vibration versetzt werden, dass Speckle während einer Lichtschnittmessung, die typisch mehrere Hundert Mikrosekunden dauert, herausgemittelt werden. Da für die Auswertung bzw. Berücksichtigung der Dicke und die Errechnung des Referenzabstands lediglich die Differenz des Abstands von Ober- und Unterseite des Bahnmaterials zur jeweiligen Lichtschnittmesseinrichtung bzw. zum jeweiligen Messkopf herangezogen wird, ist die vertikale Position der Vergleichsbleche unerheblich. Ist dass Blech, wie bevorzugt, an jeder Stelle gleich dick, gilt dies auch für die horizontale Position, was erfindungsgemäß auf einfache Art und Weise, die Unterdrückung von Speckle-Mustern ermöglicht. Dies hat den großen Vorteil, dass erfindungsgemäß Laserlicht verwendet werden kann, welches aufgrund seiner geringen Divergenz die Bildung „dünnerer" Messlichtstreifen ermöglicht. Dies erhöht zusätzlich die erzielbare Ortsauflösung des erfindungsgemäßen Verfahrens.In one embodiment of the present invention, a light stripe of monochromatic light, for example light generated by a laser, is used as the measurement light stripe. To be on the surfaces of the static reference objects 40a and 40b To prevent the formation of speckle patterns, the reference objects (sheets) can be moved or vibrated in a vertical (or horizontal) direction so fast that speckle is averaged out during a light-slit measurement, typically several hundred microseconds. Since only the difference between the distance from the top and bottom of the web material to the respective light-slit measuring device or to the respective measuring head is used for the evaluation or consideration of the thickness and the calculation of the reference distance, the vertical position of the comparison sheets is irrelevant. Is that sheet, as preferred, the same thickness at each point, this also applies to the horizontal position, which according to the invention in a simple manner, the suppression of speckle patterns allows. This has the great advantage that, according to the invention, laser light can be used which, due to its low divergence, makes it possible to form "thinner" measuring light strips, which additionally increases the achievable spatial resolution of the method according to the invention.

Alternativ zur Verwendung von Laserlicht kann eine Weißlichtquelle zur Projektion einer Lichtlinie herangezogen werden, wobei die Referenzobjekte dann statisch angeordnet sein können.alternative For using laser light, a white light source can be used for projection a light line are used, the reference objects then statically arranged.

Werden Lichtschnittmesseinrichtungen verwendet, kann die Vorschubgeschwindigkeit des Objekts 20 in der Vorschubrichtung 44 äußerst hoch gewählt werden, da Lichtschnittmesseinrichtungen hohe Messfrequenzen erlauben. Dadurch wird der Durchsatz gegenüber Röntgenverfahren stark erhöht. Eine hohe Vorschubgeschwindigkeit in Vorschubrichtung 44 verhindert zudem die Bildung von Speckle-Mustern auf der Oberfläche des Objektes, da diese sich dann während der Messdauer einer Messphase der Lichtschnittmesseinrichtungen herausmitteln. Die hohe mögliche Messfrequenz von Lichtschnittmessverfahren erlaubt es also Lichtmessstreifen mittels Laser zu projizieren, und sich eine daraus resultierende Erhöhung der Ortsauflösung zu Nutze zu machen.If light-slit measuring devices are used, the feed rate of the object can be 20 in the feed direction 44 extremely high, since Lichtschnittmesseinrichtungen allow high measuring frequencies. As a result, the throughput is greatly increased compared to X-ray methods. A high feed rate in the feed direction 44 Furthermore, it prevents the formation of speckle patterns on the surface of the object, since these then emerge during the measuring period of a measuring phase of the light-slit measuring devices. The high possible measuring frequency of light-slit measuring method thus makes it possible to project light measuring strips by means of laser, and to make use of a resulting increase in the spatial resolution.

Darüber hinaus kann durch Mittelung des Messsignals über mehrere Spuren des Sensors und durch zeitliche Filterung der Messdaten eine weitere Verbesserung der Genauigkeit der Dickenbestimmung erreicht werden, wenn Lichtschnittmessvorrichtungen verwendet werden. Dies ist möglich, da Lichtschnittsensoren selbst bei 1,5 m Breite des Lichtschnittmessstreifens eine Auflösung von 1 mm senkrecht zur Vorschubrichtung erlauben und die Messfrequenz von Lichtschnittsensoren wesentlich höher als die typischerweise erforderliche Zeitauflösung ist.Furthermore can be achieved by averaging the measurement signal over several tracks of the sensor and by temporal filtering of the measurement data, a further improvement the accuracy of the thickness determination can be achieved when light section measuring devices be used. This is possible, because light section sensors even at 1.5 m width of the light section measuring strip a resolution of 1 mm perpendicular to the feed direction and the measuring frequency of light section sensors much higher than those typically required time resolution is.

Die 3A und 3B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem das Objekt 20 räumlich so ausgedehnt ist, dass je Seite des Objekts zwei Lichtschnittmesseinrichtungen erforderlich sind, um Abstandsinformationen über die gesamte Breite des Objekts zu bestimmen. Daher sind zusätzlich zu der Lichtschnittmesseinrichtung 26, die einer ersten Hauptoberfläche 46 des Objekts 20 zugewandt ist und zu der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung 28, die einer zweiten Hauptoberfläche 48 des Objekts 20 zugeordnet ist, eine dritte Lichtschnittmesseinrichtung 50 (2a) und eine vierte Lichtschnittmesseinrichtung 52 (2b) vorgesehen. Die dritte Lichtschnittmesseinrichtung 50 ist dabei der ersten Hauptoberfläche 46 und die vierte Lichtschnittmesseinrichtung 52 ist der zweiten Hauptoberfläche 48 zugewandt. Die Lichtebenen der ersten Lichtschnittmesseinrichtung 26 und der dritten Lichtschnittmesseinrichtung 50 sind durch die Geometrie der Anordnung derart festgelegt, dass diese sich in einem zentralen Überlappbereich 54 überschneiden. Darüber hinaus erzeugt die erste Lichtschnittmesseinrichtung 26 auf der Oberfläche des ersten Referenzobjekts 40a einen Messlichtstreifen und die dritte Lichtschnittmesseinrichtung 50 erzeugt auf der Oberfläche des zweiten Referenzobjekts 40b einen Messlichtstreifen. Gleiches gilt spiegelverkehrt für die zweite Lichtschnittmesseinrichtung 28 und die vierte Lichtschnittmesseinrichtung 52. Die Lichtebenen der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung 28 und der vierten Lichtschnittmesseinrichtung 52 überlappen also ebenfalls innerhalb des zentralen Bereichs 54, die zweite Lichtschnittmesseinrichtung 28 erzeugt einen Messlichtstreifen auf dem ersten Referenzobjekt 40a und die vierte Lichtschnittmesseinrichtung 52 erzeugt einen Messlichtstreifen auf dem zweiten Referenzobjekt 40b.The 3A and 3B show a further embodiment of the present invention, in which the object 20 is spatially extended so that each side of the object two light slit measuring devices are required to determine distance information over the entire width of the object. Therefore, in addition to the light-slit measuring device 26 , which is a first main surface 46 of the object 20 and to the second light-slit measuring device 28 that a second main surface 48 of the object 20 is assigned, a third light-slit measuring device 50 ( 2a ) and a fourth light-slit measuring device 52 ( 2 B ) intended. The third light-slit measuring device 50 is the first main surface 46 and the fourth light-slit measuring device 52 is the second major surface 48 facing. The light planes of the first light-slit measuring device 26 and the third light-slit measuring device 50 are determined by the geometry of the arrangement such that they are in a central overlap area 54 overlap. In addition, the first light-slit measuring device generates 26 on the surface of the first reference object 40a a measuring light strip and the third light-slit measuring device 50 generated on the surface of the second reference object 40b a measuring light strip. The same applies mirror-inverted for the second light-slit measuring device 28 and the fourth light-slit measuring device 52 , The light planes of the second light-slit measuring device 28 and the fourth light slit measuring device 52 overlap so also within the central area 54 , the second light-slit measuring device 28 creates a measuring light strip on the first reference object 40a and the fourth light-slit measuring device 52 creates a measuring light strip on the second reference object 40b ,

Zur Unterscheidung der unterschiedlichen Messlichtstreifen im Überlappbereich, der von zwei Lichtschnittmesseinrichtungen gleichzeitig beobachtet wird, können beispielsweise unterschiedliche Lichtwellenlängen mit korrespondierenden Wellenlängenfiltern verwendet werden. Prinzipiell sind auch andere Methoden denkbar, beispielsweise eine Feinstrukturierung der unterschiedlichen Messlichtstreifen, etwa indem der Messlichtstreifen in bestimmten Abständen unterbrochen ist, sodass eine Identifizierung über dieses Muster erreicht werden kann.to Differentiation of the different measuring light stripes in the overlap area, that of two light-slit measuring devices observed simultaneously will, can For example, different wavelengths of light with corresponding Wavelength filters be used. In principle, other methods are also conceivable for example, a fine structuring of the different measuring light strips, for example by the measuring light strip interrupted at certain intervals so that identification via this pattern is achieved can be.

Wie im Folgenden nochmals beschrieben, ist es durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Konzepts also möglich, die Dicke von Objekten zu bestimmen, welche eine geometrische Ausdehnung besitzen, die über die maximal mit einer einzigen Lichtschnittmesseinrichtung zugänglichen Breite hinausgeht. Anhand der 3B ist beispielhaft exemplarisch dargestellt, wie aus den Daten der vier in 3A gezeigten Lichtschnittmesseinrichtungen die Dicke des Objekts 20 über die gesamte Breite desselben bestimmt werden kann. Dabei sind in 3B zunächst für den vereinfachten Fall einer perfekt planaren Oberfläche die mittels der Sensoren der Lichtschnittmesseinrichtungen 26, 28, 50 und 52 erhaltenen Aufnahmen der Lichtmessstreifen schematisch dargestellt. Dabei sind erste Lichtschnittaufnahmensegmente 60a und 60b der ersten Lichtschnittmesseinrichtung 26, Licht schnittaufnahmensegmente 62a und 62b der dritten Lichtschnittmesseinrichtung 50, Lichtschnittaufnahmensegmente 64a und 64b der zweiten Lichtschnittmesseinrichtung 28 und Lichtschnittaufnahmensegmente 66a und 66b der vierten Lichtschnittmesseinrichtung 52 zugeordnet. Die Lichtschnittaufnahmensegmente 60a, 62a, 64a und 66a sind also diejenigen Teile der Messlichtstreifen, die auf der Oberfläche des Objekts 20 erzeugt werden. Die Lichtschnittaufnahmensegmente 60b, 62b, 64b und 66b symbolisieren diejenigen Teile der Messlichtstreifen, die auf den Referenzobjekten 40a und 40b erzeugt werden.As will be described again below, by using the concept according to the invention, it is thus possible to determine the thickness of objects which have a geometrical extent which exceeds the maximum width which is accessible with a single light-slit measuring device. Based on 3B is exemplified as shown in the data of the four in 3A shown light slit measuring devices, the thickness of the object 20 over the entire width of the same can be determined. Here are in 3B first, for the simplified case of a perfectly planar surface, by means of the sensors of the light-slit measuring devices 26 . 28 . 50 and 52 obtained recordings of the light measuring strips shown schematically. Here are the first light section recording segments 60a and 60b the first light-slit measuring device 26 , Light cut segments 62a and 62b the third light-slit measuring device 50 , Light section shooting segments 64a and 64b the second light-slit measuring device 28 and light section shooting segments 66a and 66b the fourth light-slit measuring device 52 assigned. The light section shooting segments 60a . 62a . 64a and 66a So these are the parts of the measuring light stripes that are on the surface of the object 20 be generated. The light section shooting segments 60b . 62b . 64b and 66b symbolize those parts of the measuring light strips that are on the reference objects 40a and 40b be generated.

Im in 3B gezeigten Fall sind die Abweichungen, die sich durch eventuelle Schrägstellung bzw. Nicht-Parallelität der einzelnen Lichtschnittmesseinrichtungen ergeben können, übertrieben dargestellt, um das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße Konzept deutlicher zu machen.Im in 3B In the case shown, the deviations, which may result from any skewing or non-parallelism of the individual light-slit measuring devices, are exaggerated in order to make the method according to the invention or the inventive concept clearer.

Um aus den in 3B stilisiert gezeichneten Messlichtaufnahmen der einzelnen Messlichtstreifen die Dicke über die gesamte Breite des Objekts 20 bestimmen zu können, werden zunächst eventuelle Verkippungen der einzelnen Messlichteinrichtungen 26, 28, 50 oder 52 korrigiert, was analog zum in 2 diskutierten Fall mittels der Referenzobjekte möglich ist. Danach werden die Ergebnisse der ersten Lichtschnittmesseinrichtung 26 mit den Ergebnissen der dritten Lichtschnittmesseinrichtung 50 abgeglichen, d. h. ein Winkel α zwischen dem Messlichtaufnahmensegment 60a und dem Messlichtaufnahmensegment 62a wird so lange variiert, bis beide Messlichtaufnahmen 60a und 62a im Überlappbereich 54 im Wesentlichen identische Werte liefern. Das heißt, eine eventuelle Nicht-Parallelität der der ersten Lichtschnittmesseinrichtung zugeordneten Lichtebene und der der dritten Lichtschnittmesseinrichtung zugeordneten Lichtebene wird korrigiert. Dies kann beispielsweise durch einen Least-Square-Fit geschehen, der die quadratischen Fehler der Einzelmessungen zum durch Anpassung erzielten Wert der Lichtschnittaufnahmen im Überlappbereich 54 minimiert. Selbiges Verfahren wird für die zweite Lichtschnittmesseinrichtung 28 und die vierte Lichtschnittmesseinrichtung 52 durchgeführt, so dass sich nach Angleichung der unterschiedlichen Messköpfe ein in 3B gezeigtes Bild ergibt. Durch Bestimmung des Referenzabstands zwischen den einzelnen Lichtschnittmesseinrichtungen unter Verwendung der zu den Referenzobjekten 40a und 40b gemessenen Abstände kann nun die Dicke des zu vermessenden Objekts 20 auf dessen Gesamtbreite bestimmt werden.To get out of the in 3B stylized drawn measuring light shots of the individual measuring light strips the thickness over the entire width of the object 20 To be able to determine, first possible tilting of the individual measuring light devices 26 . 28 . 50 or 52 corrected, which is analogous to in 2 discussed case by means of the reference objects is possible. Thereafter, the results of the first light slit measuring device 26 with the results of the third light-slit measuring device 50 adjusted, ie an angle α between the measuring light recording segment 60a and the measuring light recording segment 62a is varied until both measuring light shots 60a and 62a in the overlap area 54 deliver substantially identical values. That is, any non-parallelism of the light plane associated with the first light slit measuring device and the light plane associated with the third light slit measuring device is corrected. This can be done, for example, by a least square fit, which measures the quadratic errors of the individual measurements for the value of the light section recordings in the overlap area achieved by adaptation 54 minimized. The same procedure is used for the second light-slit measuring device 28 and the fourth light-slit measuring device 52 carried out so that after approximation of the different measuring heads a in 3B shown picture results. By determining the reference distance between the individual light-slit measuring devices using the reference objects 40a and 40b measured distances can now be the thickness of the object to be measured 20 be determined on the overall width.

Obwohl in 3A und 3B das erfindungsgemäße Konzept unter Verwendung von lediglich zwei Lichtschnittmesseinrichtungen pro Seite des zu vermessenden Objekts illustriert ist, können erfindungsgemäße Messeinrichtungen auch mehr als zwei Lichtschnittmesseinrichtungen je Oberfläche aufweisen. Ist dies erforderlich, um die gesamte Breite des Objekts 20 abzudecken, kann ähnlich wie in 3A und 3B skizziert, vorgegangen werden. In diesem Fall wird im ersten Schritt für die beiden äußeren Messanordnungen, die jeweils ein horizontal (oder unter einem bekannten Winkel) liegendes Referenzobjekt erfassen, der Winkelfehler der Messköpfe senkrecht zur Vorschubrichtung bestimmt. Für die weiter innen liegenden Messanordnungen wird die Verkippung sukzessive von außen nach innen bestimmt, indem die Überlappbereiche zur Angleichung der Messkuren verwendet werden. Die Dicke über die gesamte Breite des Objekts 20 ergibt sich dann analog zum oben beschriebenen Verfahren durch Verwendung der bekannten Dicken der Referenzobjekte 40a und 40b.Although in 3A and 3B If the inventive concept is illustrated using only two light-slit measuring devices per side of the object to be measured, measuring devices according to the invention can also have more than two light-slit measuring devices per surface. This is required to cover the entire width of the object 20 can cover, similar to in 3A and 3B sketched, proceed. In this case, the angular error of the measuring heads is determined perpendicular to the feed direction in the first step for the two outer measuring arrangements, each of which detect a horizontally (or at a known angle) reference object. For the measurement arrangements lying further inside, the tilting is determined successively from the outside to the inside, by using the overlapping areas to approximate the measurement cures. The thickness over the entire width of the object 20 then results analogously to the method described above by using the known thicknesses of the reference objects 40a and 40b ,

Zusammenfassend kann man also sagen, dass selbst wenn die Bahnbreite größer ist als diejenige Breite, die mit einer einzelnen Abstandsmesseinrichtung bzw. Anordnung von jeweils einem über und einem unter dem Bahnmaterial bzw. dem Objekt 20 angeordneten Lichtschnittdetektor abgedeckt werden kann, mehrere solche Anordnungen nebeneinander angeordnet werden können, um eine größere Breite abzudecken. In diesem Fall erfassen nur die äußeren Messeinrich tungen bzw. Abstandsmesseinrichtungen jeweils ein Referenzteil bzw. Referenzobjekt. Überlappen sich die Messbereiche der Anordnungen ausreichend, können jedoch Relativbewegungen und eine eventuelle Verkippung der Messköpfe senkrecht zur Vorschubrichtung korrigiert werden. Da ein Lichtschnittmesskopf nur Abstände erfasst, würde eine Verkippung eines Messkopfs ohne Korrektur zu falschen Dickenwerten führen. Eine schematische Darstellung des Problems gibt, wie bereits oben beschrieben, beispielsweise 3B. Die linke Messanordnung (Lichtschnittmesseinrichtungen 26 und 28) erfasst das linke Referenzteil (Referenzobjekt 40a), die rechte Messanordnung (Lichtschnittmesseinrichtung 50 und 52) erfasst das rechte Referenzteil bzw. das rechte Referenzobjekt 40b. Eine eventuelle Verkippung der einzelnen Messköpfe senkrecht zur Vorschubrichtung, die im in 3A gezeigten Fall senkrecht zur Darstellungsebene verläuft, wird mit Hilfe der horizontal angebrachten Referenzobjekte ermittelt und korrigiert. Nach Korrektur der Winkelfehler werden die Ergebnisse der Messköpfe 1a und 2a bzw. 1b und 2b aufeinander abgeglichen, so dass beide Messköpfe im Überlappbereich weitgehend identische Werte liefern (z. B. durch Least-Square-Fit). Hierdurch entstehen durchgehende Messergebnisse für die obere bzw. untere Messanordnung.In summary, therefore, even if the web width is greater than the width, that with a single distance measuring device or arrangement of one above and one below the web material or the object 20 arranged light cut detector can be covered, a plurality of such arrangements can be arranged side by side to cover a larger width. In this case, only the outer measuring devices or distance measuring devices each detect a reference part or reference object. If the measuring ranges of the arrangements overlap sufficiently, however, relative movements and possible tilting of the measuring heads perpendicular to the feed direction can be corrected. Since a light section measuring head only detects distances, a tilting of a measuring head without correction would lead to incorrect thickness values. A schematic representation of the problem, as already described above, for example 3B , The left measuring arrangement (light-slit measuring devices 26 and 28 ) captures the left reference part (reference object 40a ), the right measuring arrangement (light-slit measuring device 50 and 52 ) detects the right reference part or the right reference object 40b , A possible tilting of the individual measuring heads perpendicular to the feed direction, which in 3A case shown is perpendicular to the plane of representation, is determined and corrected by means of the horizontally mounted reference objects. After correcting the angle errors, the results of the measuring heads 1a and 2a respectively. 1b and 2 B matched so that both heads in the overlap range provide largely identical values (eg by Least-Square-Fit). This produces continuous measurement results for the upper or lower measuring arrangement.

Im letzten Schritt werden die Ergebnisse durch Vergleich mit den bekannten Dicken der Referenzobjekte abgeglichen. Nach diesem Schritt liegen für jeden Messpunkt Dickenwerte für das Bahnmaterial vor. Im in 3A und 3B gezeigten Fall wird zur vereinfachenden Darstellung angenommen, dass das Objekt 20 bzw. ein zu untersuchendes Bahnmaterial eine ebene Oberfläche aufweist. Ohne Beschränkung der Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Konzepts können jedoch erfindungsgemäß auch unebene Objekte vermessen werden, so beispielsweise Bleche, die in Vorschubrichtung gekrümmt sind bzw. Profilbleche, die ein dreieckiges bzw. quadratisches oder rechteckiges Profil aufweisen können.In the final step, the results are compared by comparison with the known thicknesses of the reference objects. After this step, thickness values for the web material are available for each measuring point. Im in 3A and 3B In the case shown, it is assumed for simplicity that the object 20 or a web material to be examined has a flat surface. Without restricting the applicability of the inventive concept, however, according to the invention it is also possible to measure uneven objects, for example sheets which are curved in the feed direction or profile sheets which may have a triangular or square or rectangular profile.

Anhand von 4 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen der Materialstärke eines Objekts schematisch in Form eines Blockdiagramms dargestellt. Zur Bestimmung der Materialstärke wird dabei zunächst in einem ersten Abstandsmessschritt 80 ein erster Abstand zwischen einer Abstandsmesseinrichtung und einer ersten Hauptoberfläche des Objekts bestimmt.Based on 4 an embodiment of the inventive method for determining the material thickness of an object is shown schematically in the form of a block diagram. To determine the material thickness is thereby first in a first distance measuring step 80 a first distance between a distance measuring device and a first main surface of the object is determined.

In einem zweiten Abstandsmessschritt 84 wird ein zweiter Abstand zwischen einer zweiten Abstandsmesseinrichtung und einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche des Objekts bestimmt.In a second distance measuring step 84 becomes a second distance between a second distance measuring device and a second main upper opposite the first main surface surface of the object.

In einem dritten Schritt 84 wird eine Information über einen Referenzabstand, der eine Bestimmung einer Abweichung eines tatsächlichen Abstands zwischen der ersten Abstandsmesseinrichtung (26) und der zweiten Abstandsmesseinrichtung (28) von einem Sollabstand erlaubt, bereitgestellt.In a third step 84 is information about a reference distance, which is a determination of a deviation of an actual distance between the first distance measuring device (FIG. 26 ) and the second distance measuring device ( 28 ) allowed by a desired distance.

In einem Auswerteschritt 86 wird aus dem ersten Abstand, dem zweiten Abstand und dem Referenzabstand die Materialstärke des Objekts ermittelt.In an evaluation step 86 the material thickness of the object is determined from the first distance, the second distance and the reference distance.

Obwohl in den vorangegangenen beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung als Abstandmesseinrichtungen Lichtschnittsensoren verwendet wurden, können als Abstandsmesseinrichtungen andere Messeinrichtungen, als die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Lichtschnittmessverfahren verwendet werden. Es kommen beispielsweise Laufzeitverfahren, wie Ultraschall-Echoverfahren oder Radar-Echoverfahren in Betracht, die beispielsweise Interferenzen der reflektierten und der ausgesendeten Signale verwenden können, um eine präzise Abstandsinformation zu erhalten. Obwohl in den 2 und 3A bzw. 3B Referenzobjekte mit quaderförmiger Geometrie gezeigt sind, können erfindungsgemäß Referenzobjekte beliebiger anderer Geometrien verwendet werden. Bei einem weiteren Ausführungsbei spiel der Erfindung wird ein Referenzobjekt in Form einer rotierenden Kreisscheibe verwendet. So wird zum einen erreicht, dass sich keine die Messgenauigkeit verschlechternden Speckle-Muster beim Einsatz von Lasern bilden. Darüber hinaus werden etwaige während der Produktion verursachten Unebenheiten in der Oberfläche des kreisförmigen Objekts durch die Rotation herausgemittelt, so dass insgesamt die Messgenauigkeit dadurch zusätzlich erhöht werden kann.Although in the foregoing described embodiments of the present invention, light gap sensors have been used as the distance measuring devices, the distance measuring devices may be other measuring devices than the light section measuring methods described in the embodiments. For example, runtime methods such as ultrasonic echo methods or radar echo methods may be used, which may, for example, use interferences of the reflected and the transmitted signals in order to obtain precise distance information. Although in the 2 and 3A respectively. 3B Reference objects are shown with cuboid geometry, according to the invention reference objects of any other geometries can be used. In a further Ausführungsbei game of the invention, a reference object is used in the form of a rotating disk. On the one hand, this ensures that no speckle patterns that degrade the measuring accuracy are formed when using lasers. In addition, any unevenness in the surface of the circular object caused during production is averaged out by the rotation, so that the measurement accuracy can be additionally increased as a whole.

Claims (15)

Messvorrichtung zur Bestimmung der Materialstärke eines Objekts, mit folgenden Merkmalen: ein Referenzobjekt (40a) einer vorbestimmten Dicke zwischen einer ersten Referenzhauptoberfläche und einer zweiten Referenzhauptoberfläche, wobei die erste Referenzhauptoberfläche der ersten Abstandsmesseinrichtung (26) und die zweite Referenzhauptoberfläche der zweiten Abstandsmesseinrichtung (28) zugewandt ist; einer ersten Abstandsmesseinrichtung (26) zum Bestimmen eines ersten Abstands (32a) zwischen der ersten Abstandsmesseinrichtung (26) und einer der ersten Abstandsmesseinrichtung zugewandten ersten Hauptoberfläche (46) des Objekts (20) sowie eines Abstands zwischen der ersten Referenzhauptoberfläche und der ersten Abstandsmesseinrichtung (26) in einer Messrichtung; einer zweiten Abstandsmesseinrichtung (28) zum Bestimmen eines zweiten Abstands (32b) zwischen der zweiten Abstandsmesseinrichtung (28) und einer der ersten Hauptoberfläche (46) gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche (48) des Objekts (20) sowie eines Abstands zwischen der zweiten Abstandsmesseinrichtung (28) und der zweiten Referenzhauptoberfläche in Messrichtung; und einer Auswerteeinrichtung zum Bestimmen der Materialstärke (22) des Objekts (20) zwischen der ersten Hauptoberfläche (46) und der zweiten Hauptoberfläche (48) unter Verwendung des ersten Abstands (32a), des zweiten Abstands (32b), der vorbestimmten Dicke, des Abstands zwischen der ersten Referenzhauptoberfläche und der ersten Abstandsmesseinrichtung (26), und des Abstands zwischen der zweiten Referenzhauptoberfläche und der zweiten Abstandsmesseinrichtung (28).Measuring device for determining the material thickness of an object, having the following features: a reference object ( 40a ) of a predetermined thickness between a first reference main surface and a second reference main surface, wherein the first reference main surface of the first distance measuring device (FIG. 26 ) and the second reference main surface of the second distance measuring device (FIG. 28 facing); a first distance measuring device ( 26 ) for determining a first distance ( 32a ) between the first distance measuring device ( 26 ) and a first main surface facing the first distance measuring device ( 46 ) of the object ( 20 ) and a distance between the first reference main surface and the first distance measuring device ( 26 ) in a measuring direction; a second distance measuring device ( 28 ) for determining a second distance ( 32b ) between the second distance measuring device ( 28 ) and one of the first main surfaces ( 46 ) opposite second major surface ( 48 ) of the object ( 20 ) and a distance between the second distance measuring device ( 28 ) and the second reference major surface in the measuring direction; and an evaluation device for determining the material thickness ( 22 ) of the object ( 20 ) between the first main surface ( 46 ) and the second main surface ( 48 ) using the first distance ( 32a ), the second distance ( 32b ), the predetermined thickness, the distance between the first reference main surface and the first distance measuring device (FIG. 26 ), and the distance between the second reference main surface and the second distance measuring device (FIG. 28 ). Messvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, bei der die erste Abstandsmesseinrichtung und die zweite Abstandsmesseinrichtung ausgebildet sind, den ersten Abstand und den zweiten Abstand berührungslos zu bestimmen.Measuring device according to claim 1, wherein the first distance measuring device and the second distance measuring device are formed, the first distance and the second distance contactless to determine. Messvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 oder 2, bei der die Messrichtung zur ersten Hauptoberfläche (46) des Objekts (20) senkrecht ist.Measuring device according to claim 1 or 2, wherein the measuring direction to the first main surface ( 46 ) of the object ( 20 ) is vertical. Messvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei der die Referenzeinrichtung ausgebildet ist, den Abstand zwischen der ersten Referenzhauptoberfläche und der ersten Abstandsmesseinrichtung (26), und den Abstand zwischen der zweiten Referenzhauptoberfläche und der zweiten Abstandsmesseinrichtung (28).Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the reference device is formed, the distance between the first reference main surface and the first distance measuring device ( 26 ), and the distance between the second reference main surface and the second distance measuring device (FIG. 28 ). Messvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei der das Referenzobjekt eine Vibration mit einer Vibrationsfrequenz ausführt, wobei die Vibrationsfrequenz mehr als das Zehnfache einer Messfrequenz der ersten Abstandsmesseinrichtung (26) oder der zweiten Abstandsmesseinrichtung (28) beträgt.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the reference object carries out a vibration with a vibration frequency, wherein the vibration frequency more than ten times a measuring frequency of the first distance measuring device ( 26 ) or the second distance measuring device ( 28 ) is. Messvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, die ferner ein zweites Referenzobjekt (40b) einer vorbestimmten Dicke zwischen einer dritten Referenzhauptoberfläche und einer vierten Referenzhauptoberfläche aufweist, wobei die dritte Referenzhauptoberfläche der ersten Abstandsmesseinrichtung (26) und die vierte Referenzhauptoberfläche der zweiten Abstandsmesseinrichtung (28) zugewandt ist.Measuring device according to one of the preceding claims, further comprising a second reference object ( 40b ) of a predetermined thickness between a third reference main surface and a fourth reference main surface, wherein the third reference main surface of the first distance measuring device (FIG. 26 ) and the fourth reference main surface of the second distance measuring device ( 28 ) is facing. Messvorrichtung gemäß Patentanspruch 6, bei der das erste Referenzobjekt (40a) und das zweite Referenzobjekt (40b) in einer zur Messrichtung senkrechten Richtung auf einander gegenüberliegenden Seiten des Objekts (20) angeordnet sind.Measuring device according to claim 6, in which the first reference object ( 40a ) and the second reference object ( 40b ) in a direction perpendicular to the measuring direction on each other gegenüberlie pages of the object ( 20 ) are arranged. Messvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Abstandsmesseinrichtung eine erste Lichtschnittmesseinrichtung mit einer ersten Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Messlichtstreifens (42a, 42b, 42c) auf der ersten Hauptoberfläche (46) des Objekts (20) umfasst; und die zweite Abstandsmesseinrichtung (28) eine zweite Lichtschnittmesseinrichtung mit einer zweiten Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Messlichtstreifens auf der zweiten Hauptoberfläche des Objekts (20) umfasst.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the first distance measuring device comprises a first light-slit measuring device with a first device for generating a first measuring light strip ( 42a . 42b . 42c ) on the first main surface ( 46 ) of the object ( 20 ); and the second distance measuring device ( 28 ) a second light slit measuring device with a second device for generating a second measuring light strip on the second main surface of the object ( 20 ). Messvorrichtung gemäß Patentanspruch 8, bei der die erste Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Messlichtstreifens und die zweite Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Messlichtstreifens je einen Laser umfassen.Measuring device according to claim 8, wherein the first device for generating a first measuring light strip and the second means for generating a second measuring light strip each include a laser. Messvorrichtung gemäß Patentanspruch 9, bei der die erste Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Messlichtstreifens und die zweite Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Messlichtstreifens je eine Weisslichtquelle umfassen.Measuring device according to claim 9, wherein the first device for generating a first measuring light strip and the second means for generating a second measuring light strip each include a white light source. Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 8 bis 10, bei der die erste Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Messlichtstreifens und die zweite Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Messlichtstreifens so angeordnet sind, dass sich der erste Messlichtstreifen (42a, 42b, 42c) und der zweite Messlichtstreifen auf einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen des Objekts (20) gegenüberliegen.Device according to one of the claims 8 to 10, wherein the first means for generating a first measuring light strip and the second means for generating a second measuring light strip are arranged so that the first measuring light strip ( 42a . 42b . 42c ) and the second measuring light strip on opposing main surfaces of the object ( 20 ) are opposite. Messvorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 8 bis 11, bei der die erste Abstandsmesseinrichtung (26) eine dritte Lichtschnittmesseinrichtung (50) mit einer dritten Einrichtung zum Erzeugen eines dritten Messlichtstreifens auf der ersten Hauptoberfläche des Objekts (20) umfasst; und die zweite Abstandsmesseinrichtung (28) eine vierte Lichtschnittmesseinrichtung (52) mit einer vierten Einrichtung zum Erzeugen eines vierten Messlichtstreifens auf der zweiten Hauptoberfläche des Objekts (20) umfasst, wobei von der ersten Einrichtung zum Erzeugen eines Messlichtstreifens und von der dritten Einrichtung zum Erzeugen eines dritten Messlichtstreifens auf der Oberfläche des Objekts (20) erzeugte Messlichtstreifen in einem Überlappbereich auf der Oberfläche des Objekts räumlich überlappen; und wobei von der zweiten Einrichtung zum Erzeugen des zweiten Messlichtstreifens und von der vierten Einrichtung zum Erzeugen des vierten Messlichtstreifens auf der zweiten Hauptoberfläche des Objekts (20) erzeugte Messlichtstreifen in einem Überlappbereich auf der zweiten Hauptoberfläche des Objekts (20) räumlich überlappen.Measuring device according to one of the claims 8 to 11, in which the first distance measuring device ( 26 ) a third light-slit measuring device ( 50 ) with a third device for generating a third measuring light strip on the first main surface of the object ( 20 ); and the second distance measuring device ( 28 ) a fourth light-slit measuring device ( 52 ) with a fourth device for generating a fourth measuring light strip on the second main surface of the object ( 20 ), wherein the first device for generating a measurement light strip and the third device for generating a third measurement light strip on the surface of the object (US Pat. 20 ) spatially overlap measurement light strips generated in an overlap area on the surface of the object; and wherein the second device generates the second measurement light strip and the fourth device generates the fourth measurement light strip on the second main surface of the object. 20 ) produced measuring light strip in an overlapping area on the second main surface of the object ( 20 ) spatially overlap. Messvorrichtung gemäß Patentanspruch 12, bei der die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, eine Abstandsinformation der ersten und der dritten Lichtschnittmesseinrichtung im Überlappbereich aufeinander anzupassen um eine angepasste Abstandsinformation zu erhalten, so dass die erste und die dritte Lichtschnittmesseinrichtung im Überlappbereich eine Abweichung zur angepassten Abstandsinformation aufweisen, die innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs liegt.Measuring device according to claim 12, in which the evaluation device is designed, a distance information the first and the third light-slit measuring device in the overlapping area to adapt to a matched distance information received, so that the first and the third light-slit measuring device in the overlap area have a deviation from the adjusted distance information, the within a predetermined tolerance range. Verfahren zur Bestimmung der Materialstärke eines Objekts, mit folgenden Schritten: Bestimmen eines ersten Abstands zwischen einer ersten Abstandsmesseinrichtung und einer der ersten Abstandsmesseinrichtung zugewandten ersten Hauptoberfläche des Objekts in einer zur ersten Hauptoberfläche des Objekts im Wesentlichen senkrechten Messrichtung; Bestimmen eines Abstands zwischen einer ersten Referenzhauptoberfläche eines Referenzobjekts (40a) einer vorbestimmten Dicke und der ersten Abstandsmesseinrichtung in der Messrichtung; Bestimmen eines zweiten Abstands zwischen einer zweiten Abstandsmesseinrichtung und einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche des Objekts in Messrichtung; Bestimmen eines Abstands zwischen einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Referenzhauptoberfläche des Referenzobjekts (40a) und der zweiten Abstandsmesseinrichtung (28) in der Messrichtung; Bestimmen der Materialstärke des Objekts zwischen der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche unter Verwendung des ersten, und des zweiten Abstands sowie der vorbestimmten Dicke, des Abstands zwischen der ersten Referenzhauptoberfläche und der ersten Abstandsmesseinrichtung (26) und des Abstands zwischen der zweiten Referenzhauptoberfläche und der zweiten Abstandsmesseinrichtung (28).Method for determining the material thickness of an object, comprising the following steps: determining a first distance between a first distance measuring device and a first main surface of the object facing the first distance measuring device in a measuring direction substantially perpendicular to the first main surface of the object; Determining a distance between a first reference major surface of a reference object ( 40a ) of a predetermined thickness and the first distance measuring device in the measuring direction; Determining a second distance between a second distance measuring device and a second main surface of the object opposite the first main surface in the measuring direction; Determining a distance between a second reference main surface of the reference object opposite the first main surface ( 40a ) and the second distance measuring device ( 28 ) in the measuring direction; Determining the material thickness of the object between the first main surface and the second main surface using the first, and the second distance and the predetermined thickness, the distance between the first reference main surface and the first distance measuring device ( 26 ) and the distance between the second reference main surface and the second distance measuring device (FIG. 28 ). Verfahren gemäß Patentanspruch 14, in dem der erste Abstand, der zweite Abstand berührungslos ermittelt werden.Process according to claim 14, in which the first distance, the second distance determined without contact become.
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