DE102009027424A1 - Optical thickness sensor calibrating method for contactless determination of thickness of e.g. paper web, involves compressing material web against upper and lower sensor plates by air cushions, where plates are provided on side of web - Google Patents

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Willy Dr. Knabe
Jörg Bröckel
Pekka Typpo
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Abstract

The method involves changing upper and lower air cushions (26, 28) by changing pressure at a material web (20) in a defined area for separately calibrating an optical thickness sensor on the web towards material web sides. The cushions are correlated with sensor plate distance. The air cushions on one of the sides of the web are deactivated during change of the air cushions on the other side of the material web so that the web is compressed against upper and lower sensor plates (22, 24) in flat manner by the air cushions, where the sensor plates are provided on the latter side of the web.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines optischen Dickensensors zur berührungslosen Bestimmung der Dicke einer Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn, der zumindest zwei Sensorplatten umfasst, zwischen denen die Materialbahn hindurch führbar ist, wobei zwischen jeder Sensorplatte und der Materialbahn jeweils ein Luftkissen erzeugbar ist.The The invention relates to a method for calibrating an optical Thickness sensor for non-contact determination of the thickness a material web, in particular fibrous web, the at least two Sensor plates comprises, between which the material web passes is feasible, wherein between each sensor plate and the Material web each an air cushion can be generated.

Optische Dickensensoren zur berührungslosen Bestimmung der Dicke einer Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn, sind aus den Druckschriften EP 1 855 082 A1 und EP 1 855 083 A1 bekannt.Optical thickness sensors for non-contact determination of the thickness of a material web, in particular fibrous web, are from the documents EP 1 855 082 A1 and EP 1 855 083 A1 known.

Bei der Kalibrierung der optischen Kanäle eines solchen berührungslosen optischen Dickensensors auf eine bestimmte Papiersorte wird das Luftkissen durch Druckänderung an einer laufenden Papierbahn, die beispielsweise mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 10 m/min bewegt wird, in einem bestimmten Bereich verändert und mit dem gleichzeitig magnetisch gemessenen Sensorplattenabstand korreliert. Dies wird für beide Seiten separat durchgeführt. Durch die unterschiedlichen Drücke wird die Papierbahn jedoch verformt, wodurch die optische gemessenen Werte verfälscht werden.at the calibration of the optical channels of such a non-contact optical thickness sensor on a particular paper type is the Air cushion by changing the pressure on a moving paper web, for example, at a speed in the range of 10 m / min is moved, changed in a certain area and with the magnetically measured sensor plate distance correlated. This is done separately for both sides. Due to the different pressures, the paper web however deformed, which falsifies the optical measured values become.

So ist beispielsweise anhand der 1, in der in schematischer Darstellung das herkömmliche Kalibrierverfahren wiedergegeben ist, zu erkennen, dass die zwischen einer oberen und einer unteren Sensorplatte 10 bzw. 12 hindurchgeführte Papierbahn 14 aufgrund eines sich vergrößernden oberen Luftkissens 16 und eines sich entsprechend verkleinernden unteren Luftkissens 18 zur unteren Sensorplatte 12 hin verformt wird. Die dabei optisch gemessenen Werte werden also verfälscht.For example, using the 1 in which the conventional calibration method is shown schematically, to recognize that between an upper and a lower sensor plate 10 respectively. 12 guided paper web 14 due to a magnifying upper air cushion 16 and a correspondingly smaller lower air cushion 18 to the lower sensor plate 12 is deformed. The optically measured values are thus falsified.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem dieser Effekt kompensiert wird.Of the Invention is based on the object, an improved method specify the type mentioned above, in which this effect is compensated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zum Kalibrieren des optischen Dickensensors auf eine jeweilige Materialbahn getrennt für beide Materialbahnseiten das jeweilige Luftkissen durch Druckänderung an der Materialbahn in einem bestimmten Bereich verändert und mit dem gleichzeitig gemessenen Sensorplattenabstand korreliert wird, wobei während einer jeweiligen Änderung des Luftkissens auf einer Seite der Materialbahn das Luftkissen auf der anderen Seite der Materialbahn abgeschaltet wird, so dass die Materialbahn durch das noch existierende Luftkissen insbesondere flach gegen die auf der anderen Seite der Materialbahn vorgesehene Sensorplatte gedrückt wird.According to the invention this object is achieved by calibrating the optical thickness sensor to a respective web separated for Both material web pages the respective air cushion by pressure change changed at the web in a certain area and correlated with the simultaneously measured sensor plate distance, wherein during a respective change of the air cushion on one side of the web the air cushion on the other Side of the web is turned off, leaving the web especially flat against the still existing air cushion the provided on the other side of the web sensor plate is pressed.

Indem auf jeweils einer Seite das Luftkissen abgeschaltet wird, so dass die Materialbahn durch das noch existierende Luftkissen flach gegen die auf der anderen Seite der Materialbahn vorgesehene Sensorplatte gedrückt wird, bleibt die Materialbahn flach, und die erhaltenen Messwerte geben genau den Abstand zwischen der Materialbahn und der einen Sensorplatte wieder.By doing on each side of the air cushion is turned off, so that flat the material web through the still existing air cushion the provided on the other side of the web sensor plate is pressed, the web remains flat, and the obtained Measurements give exactly the distance between the web and the one sensor plate again.

Die Kalibrierung des optischen Dickensensors erfolgt bevorzugt bei laufender Materialbahn.The Calibration of the optical thickness sensor is preferably carried out while running Web.

Dabei kann die Materialbahn beispielsweise mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 10 m/min bewegt werden, wodurch der Materialabtrag auf den Sensorplatten minimiert wird.there For example, the web can be at a speed in the Range of 10 m / min to be moved, causing the material removal on the sensor plates is minimized.

Bevorzugt wird der Sensorplattenabstand magnetisch gemessen.Prefers the sensor plate distance is measured magnetically.

Der optische Sensor zur berührungslosen Bestimmung der Materialbahn kann insbesondere so ausgeführt sein, wie dies in der EP 1 855 082 A1 oder EP 1 855 083 A1 beschrieben ist.The optical sensor for non-contact determination of the material web can in particular be designed as described in US Pat EP 1 855 082 A1 or EP 1 855 083 A1 is described.

So ist aus der EP 1 855 082 A1 beispielsweise ein optischer Sensor mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Entfernung zu einem Objekt bekannt, bei der zumindest eine Linsenanordnung vorgesehen ist, um Licht von einer Lichtquelle, insbesondere Laserlichtquelle, auf das Objekt zu fokussieren und vom Objekt reflektiertes und zurück gestreutes Licht zu sammeln, eine Lochblende mit einer kreisförmigen Öffnung vorgesehen ist, um aus dem reflektierten und zurück gestreuten Licht einen kreisförmigen Lichtstrahl zu bilden, und ein den kreisförmigen Lichtstrahl empfangendes Detektorsystem vorgesehen ist, das auf den Lichtstrahldurchmesser anspricht, wobei die Bestimmung des Abstandes zu dem Objekt auf der Basis von Signalen vom Detektorsystem erfolgt. Ein insbesondere dem Detektorsystem zugeordneter Analysator kann zur Bestimmung der Dicke des Objekts ausgeführt sein. Dabei kann auf beiden Seiten des Objekts jeweils wenigstens eine Linsenanordnung vorgesehen sein und die auf unterschiedlichen Seiten angeordneten Linsenanordnungen einen definierten Abstand voneinander aufweisen. Die Dicke des Objekts kann in diesem Fall insbesondere dadurch bestimmt werden, dass die jeweils ermittelten Abstände zwischen den auf den beiden Seiten des Objekts vorgesehenen Linsenanordnungen zum Objekt aufsummiert werden und die erhaltene Summe vom definierten Abstand zwischen den Linsenanordnungen subtrahiert wird.So is out of the EP 1 855 082 A1 For example, an optical sensor with a device for determining the distance to an object is known in which at least one lens arrangement is provided to focus light from a light source, in particular a laser light source, on the object and to collect light reflected and reflected back from the object Aperture aperture is provided with a circular aperture to form a circular beam of light from the reflected and backscattered light, and a circular light beam receiving detector system is provided responsive to the beam diameter, the determination of the distance to the object based on Signals from the detector system takes place. An analyzer, in particular assigned to the detector system, can be designed to determine the thickness of the object. In each case at least one lens arrangement can be provided on both sides of the object and the lens arrangements arranged on different sides can have a defined distance from one another. The thickness of the object can be determined in this case in particular by adding up the respectively determined distances between the lens arrangements provided on the two sides of the object to the object and subtracting the sum obtained from the defined distance between the lens arrangements.

In der EP 1 855 083 A1 ist ein vergleichbarer optischer Sensor beschrieben, bei dem eine Lichtquelle geringer Kohärenz verwendet wird, die insbesondere eine Superlumineszenzdiode umfassen kann. Zwischen einer jeweiligen Linsenanordnung und dem Objekt kann ein optisches Fenster vorgesehen sein. Sind die auf verschiedenen Seiten des Objekts angeordneten Linsenanordnungen nicht in einem definierten Abstand zueinander angeordnet, kann dieser Abstand beispielsweise auch magnetisch oder induktiv gemessen werden.In the EP 1 855 083 A1 a comparable optical sensor is described in which a light source of low coherence is used, which may in particular comprise a superluminescent diode. Between a respective lens arrangement and the object may be provided with an optical window. If the lens arrangements arranged on different sides of the object are not arranged at a defined distance from one another, this distance can also be measured, for example, magnetically or inductively.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:The Invention will become more apparent hereinafter with reference to the drawings explains; in this show:

1 eine schematische Darstellung des herkömmlichen Kalibrierverfahrens und 1 a schematic representation of the conventional calibration method and

2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens. 2 a schematic representation of an exemplary embodiment of the calibration method according to the invention.

In der 2 ist anhand einer schematischen Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren eines optischen Dickensensors zur berührungslosen Bestimmung der Dicke einer Materialbahn 20 verdeutlicht. Bei der Materialbahn kann es sich insbesondere um eine Faserstoffbahn, beispielsweise eine Papier- oder Kartonbahn handeln.In the 2 is a schematic representation of an exemplary embodiment, the inventive method for calibrating an optical thickness sensor for non-contact determination of the thickness of a web 20 clarified. The material web may in particular be a fibrous web, for example a paper or board web.

Der optische Dickensensor umfasst zumindest zwei Sensorplatten 22, 24 zwischen denen die Materialbahn 20 hinduchführbar ist. Dabei kann zwischen jeder Sensorplatte 22, 24 und der Materialbahn jeweils ein Luftkissen 26 bzw. 28 erzeugt werden, wobei im vorliegenden Fall das untere Luftkissen 28 abgeschaltet ist und die Materialbahn 20 flach auf der unteren Sensorplatte 24 aufliegt.The optical thickness sensor comprises at least two sensor plates 22 . 24 between which the material web 20 is feasible. It can be between each sensor plate 22 . 24 and the web in each case an air cushion 26 respectively. 28 be generated, in the present case, the lower air cushion 28 is switched off and the material web 20 flat on the lower sensor plate 24 rests.

Zum Kalibrieren des optischen Dickensensors auf eine jeweilige Materialbahn 20 wird getrennt für beide Materialbahnseiten das jeweilige Luftkissen 26 bzw. 28 durch Druckänderung an der Materialbahn 20 in einem bestimmten Bereich verändert und mit dem gleichzeitig gemessenen Sensorplattenabstand korreliert.For calibrating the optical thickness sensor on a respective material web 20 is separated for both web pages the respective air cushion 26 respectively. 28 by pressure change on the material web 20 changed in a certain range and correlated with the simultaneously measured sensor plate distance.

Dabei wird während einer jeweiligen Änderung des Luftkissens 26 bzw. 28 auf einer Seite der Materialbahn 20 das Luftkissen 28 bzw. 26 auf der anderen Seite der Materialbahn 20 abgeschaltet, so dass die Materialbahn 20 durch das noch existierende Luftkissen insbesondere flach gegen die auf der anderen Seite der Materialbahn 20 vorgesehene Sensorplatte 22 bzw. 24 gedrückt wird.This is during a change in the air cushion 26 respectively. 28 on one side of the material web 20 the air cushion 28 respectively. 26 on the other side of the web 20 shut off, leaving the web 20 in particular flat against the on the other side of the web through the still existing air cushion 20 provided sensor plate 22 respectively. 24 is pressed.

Im vorliegenden Fall ist das untere Luftkissen 28 abgeschaltet, so dass die Materialbahn 20 durch das obere Luftkissen 26 flach gegen die auf der unteren Seite der Materialbahn vorgesehene untere Sensorplatte 24 gedrückt wird.In the present case, the lower air cushion 28 shut off, leaving the web 20 through the upper air cushion 26 flat against the provided on the lower side of the web lower sensor plate 24 is pressed.

Die Kalibrierung des optischen Dickensensors kann insbesondere bei laufender Materialbahn 20 erfolgen.The calibration of the optical thickness sensor can be particularly useful when the material web is running 20 respectively.

Dabei kann die Materialbahn 20 beispielsweise mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 10 m/min bewegt werden, um den Materialabtrag auf den Sensorplatten zu minimieren.In this case, the material web 20 For example, be moved at a speed in the range of 10 m / min to minimize the removal of material on the sensor plates.

Der Sensorplattenabstand wird bevorzugt magnetisch gemessen.Of the Sensor plate spacing is preferably measured magnetically.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
obere Sensorplatteupper sensor plate
1212
untere Sensorplattelower sensor plate
1414
Papierbahnpaper web
1616
oberes Luftkissenupper air cushion
1818
unteres Luftkissenlower air cushion
2020
Materialbahnweb
2222
obere Sensorplatteupper sensor plate
2424
untere Sensorplattelower sensor plate
2626
oberes Luftkissenupper air cushion
2828
unteres Luftkissenlower air cushion

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1855082 A1 [0002, 0011, 0012] EP 1855082 A1 [0002, 0011, 0012]
  • - EP 1855083 A1 [0002, 0011, 0013] - EP 1855083 A1 [0002, 0011, 0013]

Claims (4)

Verfahren zum Kalibrieren eines optischen Dickensensors zur berührungslosen Bestimmung der Dicke einer Materialbahn (20), insbesondere Faserstoffbahn, der zumindest zwei Sensorplatten (22, 24) umfasst, zwischen denen die Materialbahn (20) hindurch führbar ist, wobei zwischen jeder Sensorplatte (22, 24) und der Materialbahn (20) jeweils ein Luftkissen (26, 28) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kalibrieren des optischen Dickensensors auf eine jeweilige Materialbahn (20) getrennt für beide Materialbahnseiten das jeweilige Luftkissen (26 bzw. 28) durch Druckänderung an der Materialbahn (20) in einem bestimmten Bereich verändert und mit dem gleichzeitig gemessenen Sensorplattenabstand korreliert wird, wobei während einer jeweiligen Änderung des Luftkissens (26 bzw. 28) auf einer Seite der Materialbahn (20) das Luftkissen (28 bzw. 26) auf der anderen Seite der Materialbahn (20) abgeschaltet wird, so dass die Materialbahn (20) durch das noch existierende Luftkissen insbesondere flach gegen die auf der anderen Seite der Materialbahn (20) vorgesehene Sensorplatte (22 bzw. 24) gedrückt wird.Method for calibrating an optical thickness sensor for the contactless determination of the thickness of a material web ( 20 ), in particular fibrous web, the at least two sensor plates ( 22 . 24 ) between which the material web ( 20 ) is feasible, wherein between each sensor plate ( 22 . 24 ) and the material web ( 20 ) each one air cushion ( 26 . 28 ) can be generated, characterized in that for calibrating the optical thickness sensor to a respective material web ( 20 ) separated for both web pages the respective air cushion ( 26 respectively. 28 ) by pressure change on the material web ( 20 ) is varied within a certain range and is correlated with the simultaneously measured sensor plate distance, wherein during a respective change of the air cushion ( 26 respectively. 28 ) on one side of the web ( 20 ) the air cushion ( 28 respectively. 26 ) on the other side of the web ( 20 ) is turned off, so that the material web ( 20 ) by the still existing air cushion in particular flat against the on the other side of the web ( 20 ) provided sensor plate ( 22 respectively. 24 ) is pressed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung des optischen Dickensensors bei laufender Materialbahn (20) erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the calibration of the optical thickness sensor with running material web ( 20 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (20) mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 10 m/min bewegt wird.Method according to claim 2, characterized in that the material web ( 20 ) is moved at a speed in the range of 10 m / min. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorplattenabstand magnetisch gemessen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor plate spacing is magnetic is measured.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1855083A1 (en) 2006-05-12 2007-11-14 Voith Patent GmbH Device and method for optical distance measurement
EP1855082A1 (en) 2006-05-12 2007-11-14 Voith Patent GmbH Device and method for optical distance measurement

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