DE102018104624B3 - Method and device for determining a surface - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur optischen Bestimmung mindestens einer Oberfläche eines sich bewegenden Metallbandes, gekennzeichnet durch die Durchführung von Abstandsmessungen an örtlich begrenzten Messpunkten mit hoher Frequenz senkrecht zum Metallband im Mehrwellenlängeninterferometer-Verfahren sowie quer zur Längserstreckung und zur Bewegungsrichtung des Metallbandes, wobei der Messort pro Zeiteinheit quer zur Bewegungsrichtung verändert wird und eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens einer Oberfläche eines sich bewegenden Metallbandes, wobei die Vorrichtung eine als Mehrwellenlängeninterferometer ausgebildete Abtasteinheit, eine Strahllenkungseinheit, wobei diese einen mit hoher Frequenz periodisch im Raum verstellbare Reflexionsebene aufweist, sowie eine oberhalb des Metallbandes angeordnete Spiegelanordnung und eine Auswerteeinheit aufweist.A method for the optical determination of at least one surface of a moving metal strip, characterized by performing distance measurements at localized measuring points with high frequency perpendicular to the metal strip in Mehrwellenlängeninterferometer method and transverse to the longitudinal extent and to the direction of movement of the metal strip, the measuring site per unit time across the Movement is changed and a device for determining at least one surface of a moving metal strip, wherein the device designed as a Mehrwellenlängeninterferometer scanning unit, a beam steering unit, which has a high frequency periodically adjustable in space reflection plane, and arranged above the metal strip mirror assembly and a Evaluation has.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Bestimmung mindestens einer Oberfläche eines sich bewegenden Metallbandes.The invention relates to a method and a device for the optical determination of at least one surface of a moving metal strip.

Ein derartiges Verfahren zur Bestimmung der Bandplanheit unter Einsatz eines optischen Messsystems aus dem Stand der Technik, ist in der DE 10 2015 223 600 A1 offenbart. In dieser Druckschrift wird ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Bandes durch Endloswalzen beschrieben. Die DE 10 2015 223 600 A1 sieht vor, dass zu definierten Zeitpunkten, Messzyklen zur Bestimmung der Oberflächeneigenschaften, insbesondere der Planheit, des Bandes durchgeführt werden. Zu Beginn wird die Zugspannung vermindert, indem die Nominal-Zugkraft der in der Förderstrecke befindlichen Bänder vermindert wird. Nach der Durchführung des ersten Schrittes wird der Planheitsgrad des Bandes mittels eines Planheitsmessgerätes detektiert und anschließend der verminderte Zugspannungswert auf die Nominal-Zugspannung zurück erhöht.Such a method of determining band flatness using a prior art optical measuring system is disclosed in U.S.P. DE 10 2015 223 600 A1 disclosed. In this document, a method for producing a metallic strip by endless rolling is described. The DE 10 2015 223 600 A1 provides that, at defined times, measuring cycles for determining the surface properties, in particular the flatness, of the strip are carried out. At the beginning, the tension is reduced by reducing the nominal tension of the belts in the conveyor line. After performing the first step, the degree of flatness of the belt is detected by means of a flatness measuring device and then the reduced tension value is increased back to the nominal tensile stress.

Nachteilig an diesem bekannten Verfahren und dem optischen Messsystem der DE 10 2015 223 600 A1 ist, dass es nur bei geringen Bandzügen von 0 bis zu 15 N/mm2 eingesetzt werden kann. Bei höheren Bandzügen sind die Planheitsfehler auf Grund der geringen Auflösung nicht mehr erkennbar. Die Lasertriangulation und/oder Streifenprojektionsverfahren in Verbindung mit der Phase-Shift-Technik bilden die Verfahrensgrundlage. Die Messunsicherheit solcher Systeme beträgt typischerweise ca. 10 µm. Die Messunsicherheit ist die Abweichung eines angezeigten Messergebnisses vom wahren Wert. Die Messabweichungen können systematische oder zufällige Ursachen haben.A disadvantage of this known method and the optical measuring system of DE 10 2015 223 600 A1 is that it can be used only at low band pulls from 0 to 15 N / mm 2 . For higher band passes the flatness errors are no longer recognizable due to the low resolution. The laser triangulation and / or fringe projection methods in conjunction with the phase-shift technique form the basis of the procedure. The measurement uncertainty of such systems is typically about 10 microns. The measurement uncertainty is the deviation of a displayed measurement result from the true value. The measurement deviations can have systematic or random causes.

Ein berührungsloses optisches Messverfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Oberfläche unter Erzeugung von Linien auf der Bandoberfläche mittels einer Lichtquelle ist aus der DE 197 09 992 C1 bekannt. Dieses Verfahren dient der flächenhaften Abtastung einer Oberfläche eines Warmbandes. Nachteilig an diesem Messverfahren ist allerdings, dass auch hier die Messunsicherheit ca. 10 µm senkrecht zur Bandoberfläche beträgt.A non-contact optical measuring method and apparatus for determining a surface to form lines on the strip surface by means of a light source is known from US Pat DE 197 09 992 C1 known. This method is used for areal scanning of a surface of a hot strip. However, a disadvantage of this measurement method is that the measurement uncertainty here is also approximately 10 μm perpendicular to the strip surface.

Aus der DE 44 04 663 A1 ist darüber hinaus ein Verfahren zur optischen Messung des gegenseitigen Abstands zweier zueinander im Wesentlichen paralleler Messflächen eines Gegenstandes durch Streulichtinterferenz mit Licht kurzer Kohärenzlänge bekannt.From the DE 44 04 663 A1 In addition, a method for the optical measurement of the mutual distance between two mutually substantially parallel measuring surfaces of an object by scattered light interference with light of short coherence length is known.

Des Weiteren ist aus der DE 199 50 254 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Dickenquerprofils und des Dickenlängsprofils eines laufenden Materialbandes offenbart.Furthermore, from the DE 199 50 254 A1 discloses a method and an apparatus for determining a thickness profile and the longitudinal thickness profile of a running web of material.

Letztlich zeigt die US 2018/0017499 A1 ein Verfahren zur automatischen Überwachung der Herstellung eines faserverstärkten Polymerverbund-Materialbandes durch Einsatz eines Interferometers.Ultimately, the shows US 2018/0017499 A1 a method for automatically monitoring the production of a fiber-reinforced polymer composite tape by using an interferometer.

Ausgehend von der DE 197 09 992 C1 ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur optischen Bestimmung mindestens einer Oberfläche eines sich bewegenden Metallbandes zu schaffen, welches Oberflächenunebenheiten optisch erfasst und die Messunsicherheit senkrecht zur Bandoberfläche vermindert ist.Starting from the DE 197 09 992 C1 It is the object of the invention to provide a method for the optical determination of at least one surface of a moving metal strip, which optically detects surface irregularities and the measurement uncertainty is reduced perpendicular to the strip surface.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den folgenden Merkmalen des Anspruches 1:

  • Verfahren zur optischen Bestimmung mindestens einer Oberfläche eines sich bewegenden Metallbandes, gekennzeichnet durch die Durchführung von Abstandsmessungen mit mindestens zwei Laserquellen an örtlich begrenzten Messpunkten mit hoher Frequenz von 20 bis 200 MHz senkrecht zum Metallband im Mehrwellenlängeninterferometer-Verfahren sowie quer zur Längserstreckung und zur Bewegungsrichtung des Metallbandes, wobei der Messort pro Zeiteinheit quer zur Bewegungsrichtung verändert wird.
The solution of the problem arises from the following features of claim 1:
  • Method for the optical determination of at least one surface of a moving metal strip, characterized by performing distance measurements with at least two laser sources at localized measuring points with high frequency of 20 to 200 MHz perpendicular to the metal strip in the Mehrwellenlängeninterferometer method and transverse to the longitudinal extent and to the direction of movement of the metal strip , wherein the measuring location per unit time is changed transversely to the direction of movement.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet aufgrund des Einsatzes des Mehrwellenlängeninterferometrie-Verfahrens eine besonders geringe Messunsicherheit für die Oberflächenunebenheiten eines sich bewegenden Metallbandes, wobei die Oberflächenunebenheit als ein Geometriefehler der Metalloberfläche zu sehen ist. Auf besonders vorteilhafte Weise beträgt die Messunsicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich 0,1 µm senkrecht zur Bandoberfläche des sich bewegenden Metallbandes.Due to the use of the multi-wavelength interferometric method, the method according to the invention offers a particularly low measurement uncertainty for the surface irregularities of a moving metal strip, wherein the surface unevenness is to be regarded as a geometry error of the metal surface. In a particularly advantageous manner, the measurement uncertainty of the method according to the invention is only 0.1 μm perpendicular to the strip surface of the moving metal strip.

Bei einem Mehrwellenlängeninterferometrie-Verfahren wird eine Phasenverschiebung zwischen einem Objektstrahl und einem Referenzlichtstrahl gemessen und dazu genutzt, die zurückgelegte Distanz des Objektstrahls zwischen einer Lichtquelle und einer Oberfläche zu bestimmen.In a multi-wavelength interferometry method, a phase shift between an object beam and a reference light beam is measured and used to determine the distance traveled by the object beam between a light source and a surface.

Die Weglängendifferenz zwischen einem Objektstrahl und dem Referenzlichtstrahl wird in einer Auswerteeinheit berechnet. Der Referenzstrahl legt immer eine genau definierte Strecke zurück. Der Objektstrahl wird in einem ersten Schritt von einer Strahllenkungseinheit quer zur Bewegungsrichtung des Metallbandes reflektiert und in einem zweiten Schritt senkrecht auf die Oberfläche das Metallband projiziert und anschließend als Reflexionsstrahl zurückreflektiert. Die beiden Lichtstrahlen werden zur Interferenz miteinander gebracht und anschließend die Intensität eines kombinierten Lichtstrahls auf einem Detektor gemessen. Über ein so entstehendes Interferenzmuster können sehr präzise relative Weglängenänderungen durch eine Bestimmung einer Phasenverschiebung zwischen Referenzstrahl und Objektstrahl gemessen werden.The path length difference between an object beam and the reference light beam is calculated in an evaluation unit. The reference beam always returns a precisely defined distance. The object beam is reflected in a first step by a beam steering unit transversely to the direction of movement of the metal strip and projected in a second step perpendicular to the surface of the metal strip and then reflected back as a reflection beam. The two light beams are brought into interference with each other and then the intensity of a combined light beam measured on a detector. By means of such an interference pattern, very precise relative path length changes can be measured by determining a phase shift between the reference beam and the object beam.

Vorteilhafterweise bietet das Verfahren zudem die Möglichkeit, die Oberfläche des Metallbandes abseits des Messraster durch Interpolation der benachbarten Abstandmessungen zu errechnen.Advantageously, the method also offers the possibility to calculate the surface of the metal strip away from the measuring grid by interpolation of the adjacent distance measurements.

Bei der Interpolation wird zu den gemessenen örtlich begrenzten (diskreten) Messpunkten, eine stetige Funktion, die sogenannte Interpolante oder Interpolierende, mathematisch gefunden, die diese Messpunkte abbildet. Das Interpolationsverfahren ermöglicht die Bestimmung von Messwerten, die nicht mittels einer Vorrichtung gemessen wurden, sondern aus den gegebenen Messpunkten errechnet worden sind. Diese mathematische Ergänzung zu der physikalischen Messung von Messpunkte ermöglicht eine beschleunigte Messdatengeneration und dadurch eine beschleunigte Aussage über die Metallbandoberfläche.In the interpolation, a continuous function, the so-called interpolant or interpolating, is found mathematically to the measured localized (discrete) measuring points, which maps these measuring points. The interpolation method allows the determination of measured values which were not measured by means of a device but have been calculated from the given measuring points. This mathematical addition to the physical measurement of measuring points enables an accelerated data generation and thus an accelerated statement about the metal strip surface.

Erfindungsgemäß ist es auch vorgesehen, das beidseitig des Metallbandes die Oberfläche bestimmt und dadurch zeitgleich zu den Oberflächenunebenheiten die Banddicke gemessen wird. Eine auf die Fläche des Messbandes bezogenen Dickenmessung ergibt sich aus den gegenüberliegenden Abstandsmesswerten der beiden Oberflächen des Metallbandes.According to the invention, it is also provided that determines the surface on both sides of the metal strip and thereby the strip thickness is measured at the same time to the surface irregularities. A thickness measurement related to the area of the measuring tape results from the opposing distance measuring values of the two surfaces of the metal strip.

Auf vorteilhafte Weise ist es nun nicht nur möglich die Oberflächenunebenheit, sondern zusätzlich auch die Banddicke innerhalb eines erfindungsgemäßen Verfahrensschritt zu bestimmen.Advantageously, it is now not only possible to determine the surface unevenness, but additionally also the strip thickness within a method step according to the invention.

Ausgehend von dem oben dargelegten Stand der Technik und der bereits dargelegten Aufgabe der Erfindung, ergibt sich die Lösung der Aufgabe aus den nachfolgenden Merkmalen des Anspruches 5:

  • Vorrichtung (10) zur Bestimmung mindestens einer Oberfläche (O) eines sich bewegenden Metallbandes (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine als Mehrwellenlängeninterferometer (22) ausgebildete Abtasteinheit (21), die mit mindestens zwei Laserquellen versehen ist, eine Strahllenkungseinheit (23), wobei diese eine mit hoher Frequenz von 20 bis 200 MHz periodisch im Raum verstellbare Reflexionsebene (29) aufweist, sowie eine oberhalb des Metallbandes (11) angeordnete Spiegelanordnung (26) und eine Auswerteeinheit (24).
Based on the above-described prior art and the already stated object of the invention, the solution of the problem results from the following features of claim 5:
  • Device 10 ) for determining at least one surface ( O ) of a moving metal strip ( 11 ), characterized in that the device ( 10 ) as a multi-wavelength interferometer ( 22 ) trained scanning unit ( 21 ), which is provided with at least two laser sources, a beam steering unit ( 23 ), this one with a high frequency of 20 to 200 MHz periodically adjustable in space reflection plane ( 29 ), and one above the metal strip ( 11 ) arranged mirror arrangement ( 26 ) and an evaluation unit ( 24 ).

Mit dieser Vorrichtung ist es nun möglich, den von der Abtasteinheit erzeugten Objektstrahl mittels einer mit hoher Frequenz periodisch im Raum verstellbaren Reflexionsebene quer zur Bewegungsrichtung des Metallbandes zeitlich versetzt auf eine große Anzahl von Punkten der oberhalb des Metallbandes angeordneten Spiegelanordnung zu projizieren, wobei die Spiegelanordnung die Objektstrahlen rechtwinklig in Richtung des Materialbandes reflektiert und wobei die an der Oberfläche des Metallbandes entstehenden Reflexionsstrahlen mittels der Spiegelanordnung und der Strahllenkungseinheit zu der Abtasteinheit zurückgeführt werden.With this device, it is now possible to project the object beam generated by the scanning unit by means of a periodically adjustable with high frequency in space reflection plane transversely to the direction of movement of the metal strip on a large number of points of the metal strip arranged above the mirror assembly, wherein the mirror assembly the Object beams are reflected at right angles in the direction of the material band and wherein the resulting reflection on the surface of the metal strip reflection rays are returned by means of the mirror assembly and the beam steering unit to the scanning unit.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die winkelverstellbare Reflexionsebene der Strahllenkungseinheit als drehendes Polygonrad ausgebildet. Der auf die Reflexionsebene auftreffende Objektstrahl wird auf der Reflexionsebene zeitlich versetzt reflektiert, wodurch sich die Abfolge von einer hohen Anzahl an Messpunkten pro Zeiteinheit ergibt.In a preferred embodiment, the angle-adjustable reflection plane of the beam steering unit is designed as a rotating polygon wheel. The incident on the reflection plane object beam is reflected in time on the reflection plane offset, resulting in the sequence of a high number of measurement points per unit time.

Weiterhin ist es denkbar, dass die verstellbare Reflexionsebene der Strahlungseinheit als periodisch bewegter Spiegel ausgebildet ist.Furthermore, it is conceivable that the adjustable reflection plane of the radiation unit is designed as a periodically moving mirror.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, das die winkelverstellbare Reflexionsebene der Strahlungseinheit aus einer Kombination aus einem drehbaren Polygonrad und mindestens einem periodisch beweglichen Spiegel gebildet ist. Die Kombination aus Polygonrad und periodisch bewegbarem Spiegel dient beispielsweise der Kompensation eines systematischen Fehlers des Polygonrades, wie dem Winkelfehler der einzelnen Flächen des Polygonrades.A further embodiment provides that the angle-adjustable reflection plane of the radiation unit is formed from a combination of a rotatable polygon wheel and at least one periodically movable mirror. The combination of polygon wheel and periodically movable mirror serves, for example, to compensate for a systematic error of the polygon wheel, such as the angular error of the individual surfaces of the polygon wheel.

Vorteilhafterweise ist es angedacht, dass die winkelverstellbare Reflexionsebene der Strahllenkungseinheit aus einer Kombination aus einem drehbaren Polygonrad und einem festangeordneten, gekrümmten Spiegel oder aus einer Kombination aus einem drehbaren Polygonrad und mindestens einer optischen Linse gebildet ist.Advantageously, it is envisaged that the angle-adjustable reflection plane of the beam steering unit is formed from a combination of a rotatable polygonal wheel and a fixed, curved mirror or a combination of a rotatable polygon wheel and at least one optical lens.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Spiegelanordnung als Parabolspiegel ausgebildet, welcher quer zur Bewegungsrichtung des Metallbandes ausgerichtet ist. Durch die Umlenkung des Objektstrahles über einen Parabolspiegel wird erreicht, dass die Laserstrahlen unabhängig vom Auftreffort auf dem Metallband immer nahezu die gleiche Wegstrecke zurücklegen. Der Parabolspiegel wird so zum Metallband ausgerichtet, dass bei einem ebenen Metallband für die jeweiligen Auftrefforte auf dem Metallband die gleiche Interferenzphase (gleicher Abstand) gemessen wird. Weist das Metallband Unebenheiten auf, ändert sich die Interferenzphase in Abhängigkeit vom Auftreffort des Laserstrahles. Aus der Phasenveränderung und der bekannten Wellenlänge des Laserlichtes kann so die Unebenheit der Bandoberfläche ermittelt werden.In a particularly preferred embodiment, the mirror arrangement is designed as a parabolic mirror, which is aligned transversely to the direction of movement of the metal strip. The deflection of the object beam via a parabolic mirror ensures that the laser beams always travel almost the same distance regardless of the place of impact on the metal strip. The parabolic mirror is aligned with the metal strip so that the same interference phase (same distance) is measured for a flat metal strip for the respective impact locations on the metal strip. If the metal strip has unevenness, the interference phase changes depending on the location of incidence of the laser beam. From the phase change and the known wavelength of the laser light so the unevenness of the strip surface can be determined.

Alternativ ist es vorgesehen, dass die Spiegelanordnung als Facettenspiegel ausgebildet ist, wobei der Facettenspiegel hier die Aufgabe des Parabolspiegels übernimmt. Die Ablenkung des Objektstrahles erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel an den jeweiligen Facetten des Facettenspiegels. Alternatively, it is provided that the mirror arrangement is designed as a facet mirror, wherein the facet mirror takes over the task of the parabolic mirror here. The deflection of the object beam takes place in this embodiment at the respective facets of the facet mirror.

Eine weiteren Ausführungsform sieht vor, dass die Spiegelanordnung als ebener Spiegel ausgebildet ist, wobei die Reflexionsergebnisse mathematisch korrigiert werden. Die mathematische Korrektur wird von der Auswerteeinheit durchgeführt.A further embodiment provides that the mirror arrangement is designed as a plane mirror, wherein the reflection results are corrected mathematically. The mathematical correction is performed by the evaluation unit.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Abtastfrequenz von 20 bis 200 MHz arbeitet.It is further provided that the device according to the invention operates at a sampling frequency of 20 to 200 MHz.

Vorzugsweise arbeitet das Mehrwellenlängeninterferometer mit einer Messrate von 100 MHz. Um einen stabilen Messwert zu bekommen, wird eine Filterung der Messwerte durchgeführt, wodurch sich die Anzahl der ausgegebenen Messwerte typischerweise um einen Faktor 100 reduziert. Es bleibt also eine Nettomesswertrate von 1 MHz.Preferably, the multi-wavelength interferometer operates at a measurement rate of 100 MHz. In order to obtain a stable measured value, a filtering of the measured values is carried out, whereby the number of output measured values is typically a factor 100 reduced. So there is a net measurement rate of 1 MHz.

Ein Polygonrad mit beispielsweise 12 Flächen zur Strahlablenkung dreht sich mit einer Frequenz von 50 Hz, welches 3000 Umdrehungen pro Minute entspricht. Die Ablenkung des Objektstrahles über einer Fläche des Polygonrades sorgt typischerweise für die Abtastung der kompletten Breite des Metallbandes. Somit kann mit den genannten Parametern das Metallband 600 mal pro Sekunde (50 Hz * 12 Flächen) gescannt werden.A polygon wheel with, for example, 12 areas for beam deflection rotates at a frequency of 50 Hz, which corresponds to 3000 revolutions per minute. The deflection of the object beam over a surface of the polygon wheel typically provides for scanning the full width of the metal strip. Thus, with the parameters mentioned, the metal strip can be scanned 600 times per second (50 Hz * 12 areas).

Unter Berücksichtigung der Nettomessrate von 1 MHz ergibt sich, dass ein Scan über die Metalloberfläche durch ca. 1600 Punkte repräsentiert wird. Hierbei werden die 1.000.000 Messpunkte durch die 600 Scans pro Sekunde dividiert. Somit ergeben sich 1600 Messpunkte pro Scan. Ein Scan beschreibt einen Messvorgang von beispielsweise 1600 Messpunkten quer zur Bewegungsrichtung des Metallbandes. Siehe auch Beschreibung zu 4.Taking into account the net measurement rate of 1 MHz, a scan over the metal surface is represented by approximately 1600 points. Here, the 1,000,000 measurement points are divided by the 600 scans per second. This results in 1600 measuring points per scan. A scan describes a measuring process of, for example, 1600 measuring points transverse to the direction of movement of the metal strip. See also description to 4 ,

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich der nachfolgenden Beschreibung mehrere Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

  • 1 eine teilweise schematische Darstellung eines Walzwerkes;
  • 2 schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung mindestens einer Oberfläche eines sich bewegenden Metallbandes entlang der Schnittebene II - II gemäß 1;
  • 3 schematische Darstellung einer Strahlquelle und einem Interferometer;
  • 4 Draufsicht auf ein sich bewegendes Walzbandes mit einer Messspur;
  • 5a Schnittdarstellung zweier Arbeitswalzen mit linksseitiger Walzenverschwenkung;
  • 5b Schnittdarstellung zweier Arbeitswalzen mit rechtsseitiger Walzenverschwenkung;
  • 5c Schnittdarstellung zweier Arbeitswalzen mit randseitiger Gewichtsbelastung;
  • 5d Schnittdarstellung zweier Arbeitswalzen mit mittiger Gewichtsbelastung;
  • 6 schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung mindestens einer Oberfläche eines sich bewegenden Metallbandes entlang der Schnittebene II - II gemäß 1 mit einem ersten profilierten Metallband;
  • 7 schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung mindestens einer Oberfläche eines sich bewegenden Metallbandes entlang der Schnittebene II - II gemäß 1 mit einem zweiten profilierten Metallband.2.
Further advantages of the invention will become apparent from the following description of several embodiments. Show it:
  • 1 a partial schematic representation of a rolling mill;
  • 2 schematic representation of a device for determining at least one surface of a moving metal strip along the cutting plane II - II according to 1 ;
  • 3 schematic representation of a beam source and an interferometer;
  • 4 Top view of a moving rolled strip with a measuring track;
  • 5a Sectional view of two work rolls with left-side Walzenverschwenkung;
  • 5b Sectional view of two work rolls with right-side Walzenverschwenkung;
  • 5c Sectional view of two work rolls with edge-side weight loading;
  • 5d Sectional view of two work rolls with central weight load;
  • 6 schematic representation of a device for determining at least one surface of a moving metal strip along the cutting plane II - II according to 1 with a first profiled metal band;
  • 7 schematic representation of a device for determining at least one surface of a moving metal strip along the cutting plane II - II according to 1 with a second profiled metal band.2.

In den Zeichnungen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen.In the drawings, the device according to the invention is indicated overall by the reference numeral 10 Provided.

In der 1 ist teilweise schematisch ein Walzwerk W dargestellt. Man erkennt, dass während des Walzprozesses ein Metallband 11, in Transportrichtung x befördert wird. Das Metallband 11 wird durch zahlreiche Rollenanordnungen 12 unterstützt und in x-Transportrichtung bewegt, wobei zwischen den Rollenanordnungen 12 jeweils Walzgerüste 13 angeordnet sind, welche in Transportrichtung x jeweils einen sich verringernden Walzspalt 14 aufweisen.In the 1 is partially schematically a rolling mill W shown. It can be seen that during the rolling process, a metal band 11 , in transport direction x is transported. The metal band 11 is due to numerous role arrangements 12 supported and in x Moving direction moves, wherein between the roller assemblies 12 each rolling stands 13 are arranged, which in the transport direction x each a decreasing roll gap 14 respectively.

In Transportrichtung x vor und nach jedem Walzgerüst 13 sind an einem Grundrahmen 15 jeweils die erfindungsgemäße Vorrichtungen 10 angeordnet, mit welcher die Oberfläche(n) des Metallbandes 11 erfasst werden.In transport direction x before and after each rolling stand 13 are on a base frame 15 in each case the devices according to the invention 10 arranged with which the surface (s) of the metal strip 11 be recorded.

Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen dreistufigen Walzprozess, an dessen Ende das dünne Metallbandendprodukt 11 zu einem Coil 16 aufgerollt wird. Letztlich erkennt man das Walzgerüst 13 mit seinen zwei äußeren Stützwalzen 17 und zwei inneren Arbeitswalzen 18, die den Walzspalt 14 definieren.In the present case, it is a three-stage rolling process, at the end of the thin Metallbandendprodukt 11 to a coil 16 being rolled up. Ultimately, you recognize the rolling mill 13 with its two outer back-up rollers 17 and two inner work rolls 18 that the nip 14 define.

Über einen Regelkreis wird mit Hilfe der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemessene(n) Oberfläche(n) die Veränderung der geometrischen Eigenschaften des Metallbandes 11 gesteuert. Diese geometrischen Eigenschaften können makros- oder mikroskopisch ausgebildet sein.The change in the geometric properties of the metal strip is determined by means of a control loop using the surface (s) measured by the device according to the invention 11 controlled. These geometric properties may be macro- or microscopic.

Die 2 zeigt die schematische Darstellung der Vorrichtung 10 anhand der Schnittlinie II-II gemäß 1. Des Weiteren offenbart die 2 eine Strahlquelle 19, einen Lichtwellenleiter 20, eine Abtasteinheit 21 mit dem Interferometer 22, eine Strahllenkungseinheit 23, eine Spiegelanordnung 26, eine Auswerteeinheit 24 und eine Walzensteuerung 25.The 2 shows the schematic representation of the device 10 based on the cutting line II-II according to 1 , Furthermore, the 2 a beam source 19 , an optical fiber 20 , a scanning unit 21 with the interferometer 22 , a beam steering unit 23 , a mirror arrangement 26 , an evaluation unit 24 and a roller control 25 ,

Die Spiegelanordnung 26 ist als Parabolspiegel 26 ausgebildet und quer zu der Längserstreckung des Metallbandes 11, an dem Grundrahmen 15 der Vorrichtung 10 befestigt. Die Oberflächen des Metallbandes 11 sind mit O1 und O2 bezeichnet.The mirror arrangement 26 is as a parabolic mirror 26 formed and transverse to the longitudinal extent of the metal strip 11 , on the base frame 15 the device 10 attached. The surfaces of the metal band 11 are with O1 and O2 designated.

Zudem weist die Vorrichtung 10 zwei Abstandssensoren 27 auf, welche den Abstand der Vorrichtung zu einer Oberfläche T einer Umlenkrolle 28 ermitteln. Durch das Führen des Metallbandes 11 über die Umlenkrolle 28 wird die Eigenbewegung des Metallbandes 11 in vertikaler Messrichtung eliminiert. Die Umlenkrolle 28 weist allerdings ebenfalls Rundlauffehler auf, dessen Abweichungen von den Abstandssensoren 27 erfasst werden können. Die Abstandssensoren 27 in diesem Ausführungsbeispiel arbeiten optisch ebenfalls mittels des Mehrwellenlängeninterferometrie-Verfahrens, wobei sie auch taktil, kapazitiv oder induktiv arbeiten können.In addition, the device 10 two distance sensors 27 on which the distance of the device to a surface T a pulley 28 determine. By guiding the metal band 11 over the pulley 28 becomes the proper movement of the metal band 11 eliminated in the vertical measuring direction. The pulley 28 However, also has concentricity errors whose deviations from the distance sensors 27 can be detected. The distance sensors 27 in this embodiment also operate optically by means of the Mehrwellenlängeninterferometrie method, where they can also operate tactile, capacitive or inductive.

Weiterhin offenbart die 2 einen Laserstrahl S, welcher von der Strahlquelle 19 mittels Lichtwellenleiter 20 und Interferometer 22 in die Strahllenkungseinheit 23 geleitet wird. Im Interferometer 22 wird der Laserstrahl S aufgeteilt in einen Objektstrahl L und einen Referenzstrahl R. Der detaillierte Vorgang ist nachfolgend in 3 beschrieben.Furthermore, the disclosure 2 a laser beam S , which from the beam source 19 by optical fiber 20 and interferometer 22 in the beam steering unit 23 is directed. In the interferometer 22 becomes the laser beam S split into an object beam L and a reference beam R , The detailed process is below in 3 described.

Der Objektstrahl L wird mit Hilfe der Strahllenkungseinheit 23, beispielsweise als drehendes Polygonrad 29, über den Parabolspiegel 26 auf die Metalloberfläche O1 gelenkt. Der Objektstrahl L wird mittels des drehenden Polygonrades exemplarisch in drei jeweils einen unterschiedlichen Winkel zum Parabolspiegel 26 aufweisende und zeitlich versetzte Messstrahlen M1, M2 und M3 aufgeteilt. Die Messstrahlen M1 bis M3 treffen nahezu senkrecht auf die Oberfläche O1 auf. Aus diesen ergeben sich auf der Oberfläche O1 die Messpunkte MP1 bis MP3.The object beam L is using the beam steering unit 23 , for example as a rotating polygon wheel 29 , about the parabolic mirror 26 on the metal surface O1 directed. The object beam L is by means of the rotating polygon wheel by way of example in three each a different angle to the parabolic mirror 26 having and staggered measuring beams M1 . M2 and M3 divided up. The measuring beams M1 to M3 meet almost perpendicular to the surface O1 on. These result on the surface O1 the measuring points MP1 to MP3 ,

Das Mehrwellenlängeninterferometer arbeitet mit einer Messrate von typischerweise 100 MHz. Um einen stabilen Messwert zu bekommen wird eine Filterung der Messwerte durchgeführt, wodurch sich die Anzahl der Messpunktausgabefrequenz um den Faktor 100 reduziert. Es bleibt also ein Nettomesswertrate von 1 MHz.The multi-wavelength interferometer operates at a measurement rate of typically 100 MHz. In order to obtain a stable measured value, a filtering of the measured values is carried out, whereby the number of the measuring point output frequency by the factor 100 reduced. So there is a net measurement rate of 1 MHz.

Nachdem die jeweiligen Messstrahlen M 1 - M3 auf der Oberfläche O1, O2 des Metallbands 11 aufgetroffen sind, werden diese als Reflexionsstrahlen RL 1 - RL 3 an den Parabolspiegel 26 zurückprojiziert und über Strahllenkungseinheit 23 in das Interferometer 22 zurückgeführt und dort mit dem Referenzstrahl R überlagert. Im Interferometer 22 wird der Phasenunterschied zwischen dem Referenzstrahl R und dem Objektstrahl L erfasst und anschließend in der Auswerteeinheit 24 weiterverarbeitet. In der Auswerteeinheit 24, welche eine nicht dargestellte Steuereinheit aufweist, die mit der Strahllenkungseinheit 23 in Verbindung steht, wird aus den Abstandsmesswerten und der bekannten Vorschubbewegung des Metallbandes 11 eine Information über die erfasste Oberfläche O1 des Metallbandes 11 zusammengesetzt.After the respective measuring beams M 1 - M3 on the surface O1 . O2 of the metal band 11 These are reflected as reflection rays RL 1 - RL 3 to the parabolic mirror 26 back-projected and via beam steering unit 23 into the interferometer 22 returned and there with the reference beam R superimposed. In the interferometer 22 becomes the phase difference between the reference beam R and the object beam L recorded and then in the evaluation unit 24 further processed. In the evaluation unit 24 , which has a control unit, not shown, with the beam steering unit 23 is related to the distance measurements and the known feed movement of the metal strip 11 an information about the detected surface O1 of the metal band 11 composed.

Die ermittelten Informationen werden an die Walzensteuerung 25 übermittelt, welche wiederum die jeweiligen Arbeitswalzen 18 des Walzgerüstes 13 ansteuert. Der Walzoberflächenverlauf oder die Stellung der Arbeitswalzen 18 zueinander kann entsprechend der detektierten Oberflächenunebenheit verändert werden. Die Möglichkeiten der Arbeitswalzensteuerung werden nachfolgend bezüglich der 5a bis 5d detailliert beschrieben.The information obtained is sent to the roller control 25 transmitted, which in turn the respective work rolls 18 of the rolling stand 13 controls. The rolling surface course or the position of the work rolls 18 each other can be changed according to the detected surface unevenness. The possibilities of work roll control are described below with respect to 5a to 5d described in detail.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ist neben der Bestimmung der Oberfläche O1 auch eine optische Messung der Unebenheit der Oberfläche O2 des Metallbandes 11 denkbar, wobei eine Kombination der Messergebnisse zusätzlich die Dickenmessung des Metallbandes 11 ermöglicht. Durch die Kombination der Messdaten der Oberflächen O1 und O2 ist es auch möglich die Oberflächenunebenheit und die Banddicke des Metallbandes 11 in einem Verfahrensschritt zu bestimmen.With the device according to the invention 10 is next to the determination of the surface O1 also an optical measurement of the unevenness of the surface O2 of the metal band 11 conceivable, wherein a combination of the measurement results additionally the thickness measurement of the metal strip 11 allows. By combining the measurement data of the surfaces O1 and O2 it is also possible the surface unevenness and the strip thickness of the metal strip 11 to be determined in one process step.

In der 3 ist schematisch die Strahlquelle 19 und die Abtasteinheit 21 bzw. das Interferometer 22 dargestellt. Die Strahlquelle 19 weist exemplarisch zwei Laserquellen 30 und 31 auf, die jeweils unterschiedliche Wellenlängen emittieren. In diesem Ausführungsbeispiel sendet die erst Laserquelle 30 eine Wellenlänge λ1 = 782 nm und die zweite Laserquelle 31 eine Wellenlänge λ2 = 785 nm aus.In the 3 is schematically the beam source 19 and the scanning unit 21 or the interferometer 22 shown. The beam source 19 exemplifies two laser sources 30 and 31 on, each emit different wavelengths. In this embodiment, the first sends laser source 30 a wavelength λ 1 = 782 nm and the second laser source 31 a wavelength λ 2 = 785 nm.

Grundsätzlich wird darauf hingewiesen, dass für das Messverfahren mindestens zwei Laserquellen benötigt werden, wobei es durchaus denkbar ist, eine größere Anzahl an Laserquellen einzusetzen.In principle, it is pointed out that at least two laser sources are required for the measuring method, and it is entirely conceivable to use a larger number of laser sources.

Der Laserstrahl S1 der Laserquelle 30 wird durch einen ersten optischen Isolator 32 an einen Umlenkspiegel 34 projiziert, welcher diesen in eine ersten Strahlteilereinheit 35 leitet.The laser beam S1 the laser source 30 is through a first optical isolator 32 to a deflecting mirror 34 which projects this into a first beam splitter unit 35 passes.

Gleichzeitig wird ein Laserstrahl S2 der zweiten Laserquelle 31 durch einen zweiten optischen Isolator 33 in die erste Strahlteilereinheit 35 geleitet. Hier werden die jeweiligen Laserstrahlen S1 und S2 mit den unterschiedlichen Wellenlängen λ1 und λ2 zu einem einzigen Laserstrahl S zusammengeführt.At the same time a laser beam S2 the second laser source 31 through a second optical isolator 33 in the first beam splitter unit 35 directed. Here are the respective laser beams S1 and S2 with the different wavelengths λ 1 and λ 2 into a single laser beam S merged.

Um eine Störung der Laserquellen 30 und 31 durch das von ihnen ausgestrahlte Licht zu vermeiden, sind in ihrem Strahlengang die optischen Isolatoren 32 und 33 angebracht, die eine optische Rückkopplung unterbinden.To a disturbance of the laser sources 30 and 31 through the light emitted by them avoid, are in their beam path, the optical isolators 32 and 33 attached, which prevent optical feedback.

Der von der Strahlteilereinheit 35 entsandte, überlagerte Laserstrahl S tritt in eine Fasereinkopplungseinheit 37 ein, die mit dem Lichtwellenleiter 20 und einer Faserauskopplungseinheit 38 verbunden ist.The of the beam splitter unit 35 posted, superimposed laser beam S enters a fiber coupling unit 37 one with the fiber optic cable 20 and a fiber extraction unit 38 connected is.

Von der Faserauskopplungseinheit 38 wird der ankommende Laserstrahl S in eine zweite Strahlteilereinheit 36 geleitet und dort in einen Objektstrahl L und einen Referenzstrahl R aufgeteilt. Der Referenzstrahl R wird am Referenzspiegel 39 reflektiert und im zweiten halbdurchlässigen Stahlteiler 36 mit den von der Oberfläche O1 reflektierten Reflexionsstrahlen RL1 bis RL3 überlagert und gemeinsam zum Photodetektor 40 weitergeführt. Der Objektstrahl L wird hingegen gemäß 2 und der zugehörigen Beschreibung weitergeleitet.From the fiber extraction unit 38 becomes the incoming laser beam S in a second beam splitter unit 36 directed and there in an object beam L and a reference beam R divided up. The reference beam R will be at the reference level 39 reflected and in the second semipermeable steel divider 36 with the from the surface O1 reflected reflection rays RL1 to RL3 superimposed and together to the photodetector 40 continued. The object beam L is, however, according to 2 and its description.

Ändert sich der Abstand zwischen der Vorrichtung 10 und der Oberfläche O1 ändert sich die am Photodetektor 40 registrierte Lichtintensität, die durch die Veränderung des Interferenzmusters hervorgerufen wird.Does the distance between the device change? 10 and the surface O1 it changes at the photodetector 40 registered light intensity, which is caused by the change of the interference pattern.

In der 4 ist das Metallband 11 in Aufsicht abgebildet, welches eine Breite a von 250 mm aufweist. Auf dem Metallband 11 sind beispielhafterweise Messpunkte MP abgebildet, wobei die Messpunkte MP nur exemplarisch auf der Oberfläche O1 dargestellt sind.In the 4 is the metal band 11 shown in plan, which has a width a of 250 mm. On the metal band 11 are exemplary measurement points MP shown, with the measuring points MP only as an example on the surface O1 are shown.

Die Messpunkte MP bilden eine Messspur 41, welche eine zickzackartige Anordnung auf der Oberfläche O1 des Metallbandes 11 ausbildet, die durch die periodische Ablenkung des Objektstrahles L in der Stahllenkungseinheit 23 in Kombination mit der Bewegung des Metallbandes 11, welches sich mit einer Bandgeschwindigkeit von 240 m/min bewegt, in Transportrichtung x entsteht. Mit dem Bezugszeichen b ist die Bewegungstrecke des Metallbandes 11 von 4 mm/ms während eines Messvorganges mit zahlreichen Messpunkten MP dargestellt.The measuring points MP form a measuring track 41 a zigzag arrangement on the surface O1 of the metal band 11 formed by the periodic deflection of the object beam L in the steel steering unit 23 in combination with the movement of the metal band 11 , which moves at a belt speed of 240 m / min, in the transport direction x arises. With the reference number b is the moving distance of the metal band 11 of 4 mm / ms during a measuring process with numerous measuring points MP shown.

Die Information über die gesamte Oberfläche O1 ergibt sich durch die Messpunkte MP, die entlang der Messspur 41 aufgezeichnet worden sind. Die Lücken c zwischen den Messpunkten MP werden durch Interpolation geschlossen. Abschließend werden die Messdaten mit den ermittelten Daten der nicht dargestellten Abstandssensoren 27 korrigiert.The information about the entire surface O1 results from the measuring points MP that go along the measuring lane 41 have been recorded. The gaps c between the measuring points MP are closed by interpolation. Finally, the measured data with the determined data of the distance sensors, not shown 27 corrected.

In den 5a - 5d sind die möglichen Walzenausrichtungen im Walzwerk W in Abhängigkeit von verschiedenen Ebenheitsdefekten gezeigt.
In der 5a ist eine obere und eine untere Arbeitswalze 18A, 18B mit den zugehörigen Längsachsen y1 und y2 dargestellt. Sofern die Oberfläche O des hier nicht dargestellten Metallbands 11 keine Unebenheiten aufweist, sind die beiden Längsachsen y1 und y2 parallel zu einander ausgerichtet und der Abstand d (auch die Breite des Walzspaltes 14) der Arbeitswalzen 18A, 18B zueinander ist über deren Länge hinweg konstant.
In the 5a - 5d are the possible roll orientations in the rolling mill W depending on different flatness defects.
In the 5a is an upper and a lower work roll 18A . 18B with the associated longitudinal axes y1 and y2 shown. Unless the surface O of the metal strip, not shown here 11 have no bumps, the two longitudinal axes y1 and y2 aligned parallel to each other and the distance d (Also the width of the roll gap 14 ) of the work rolls 18A . 18B each other is constant over their length.

Sobald eine Unebenheit der Oberfläche O1, O2 mittels des bereits beschriebenen Verfahrens detektiert wird, tritt die nicht dargestellte Walzensteuerung 25 in Betrieb, um entsprechend der aufgetretenen Unebenheit die Stellung der Arbeitswalzen 18 zueinander oder deren Walzenoberflächen 42 zu verändern.Once a roughness of the surface O1 . O2 is detected by the method already described, the roller control, not shown occurs 25 in operation, according to the unevenness occurred, the position of the work rolls 18 to each other or their roll surfaces 42 to change.

In den 5a bis 5d sind vier verschiedenen Möglichkeiten der Anpassung der Arbeitswalzen 18A und 18B an verschiedene Unebenheiten gezeigt.In the 5a to 5d There are four different ways of adjusting the work rolls 18A and 18B shown on different bumps.

In den 5a und 5 b wird die jeweilige obere Arbeitswalze 18A gegenüber den unteren Arbeitswalzen 18B verschwenkt. Die Arbeitswalze 18A ist rechtsseitig (5a) oder linksseitig (5b) verschwenkt und bildet entweder einen Verschwenkungswinkel α1 (5a) oder einen Verschwenkungswinkel α2 (5b) zwischen der Längsachse y1 und der Horizontalen aus. Diese Verschwenkung verändert den Abstand d der beiden Arbeitswalzen 18A und 18B über die Länge hinweg (d1, d2) und somit auch die Breite des Walzspaltes 14.In the 5a and 5 b becomes the respective upper work roll 18A opposite the lower work rolls 18B pivoted. The stripper 18A is right-sided ( 5a) or left-sided ( 5b) pivots and forms either a Verschwenkungswinkel α1 ( 5a) or a pivoting angle α2 ( 5b) between the longitudinal axis y1 and the horizontal. This pivoting changes the distance d the two work rolls 18A and 18B over the length of time ( d1 . d2 ) and thus also the width of the roll gap 14 ,

In den 5c und 5d wird durch Krafteinwirkung die Walzenoberfläche 42 der oberen Arbeitswalze 18A an die jeweilige Unebenheit angepasst.In the 5c and 5d becomes the roller surface by force 42 the upper stripper 18A adapted to the respective unevenness.

In der 5c wirken zwei Kräfte, F1 und F2 , randseitig auf die obere Arbeitswalze 18A, wodurch sich deren zur gegenüberliegenden Arbeitswalze 18B weisende Walzenoberfläche 42 konkav verbiegt. Der Walzspalt 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel mittig breiter ausgebildet als randseitig.In the 5c act two forces, F 1 and F 2 , on the edge of the upper work roll 18A , whereby their to the opposite work roll 18B facing roll surface 42 bent concavely. The nip 14 is in this embodiment centrally formed wider than the edge.

In der 5d hingegen wirkt eine Kraft F3 mittig auf die obere Arbeitswalze 18A, wodurch sich deren zur gegenüberliegenden Arbeitswalze 18B weisende Walzenoberfläche 42 konvex verbiegt und der Walzspalt 14 folglich mittig schmaler ausgebildet ist als randseitig.In the 5d however, a force acts F 3 centered on the upper work roll 18A , whereby their to the opposite work roll 18B facing roll surface 42 convex bends and the nip 14 Consequently, it is narrower in the middle than at the edge.

Zum Zwecke einer deutlicheren Veranschaulichung der Arbeitswalzenansteuerung sind die 5 a bis 5d überzeichnet dargestellt.For a clearer illustration of the work roll drive, the 5 a to 5d shown oversubscribed.

Die Vorrichtungen 10 gemäß 6 und 7 entsprechen im Wesentlichen der Vorrichtung 10 gemäß 2, jedoch ist jeweils statt eines nicht profilierten Metallbandes 11 entweder ein erstes profiliertes Metallband 44 (6) oder ein zweites profiliertes Metallband 45 (7) dargestellt, welche sich in der Ausgestaltung der Oberfläche O1 voneinander unterscheiden.The devices 10 according to 6 and 7 essentially correspond to the device 10 according to 2 , but is instead of a non-profiled metal band 11 either a first profiled metal band 44 ( 6 ) or a second profiled metal band 45 ( 7 ), which are in the design of the surface O1 differ from each other.

Zur Funktionsweise der Vorrichtung 10 wird auf die Beschreibung zu den 2 und 3 verwiesen.To the operation of the device 10 will be on the description to the 2 and 3 directed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
erfindungsgemäße Vorrichtunginventive device
1111
Metallbandmetal band
1212
Walzgerüstrolling mill
1414
Walzspaltnip
1515
Grundrahmenbase frame
1616
Coilcoil
1717
Stützwalzesupporting roll
1818
ArbeitswalzeStripper
18A18A
obere Arbeitswalzeupper stripper
18B18B
untere Arbeitswalzelower stripper
1919
Strahlquellebeam source
2020
Lichtwellenleiteroptical fiber
2121
Abtasteinheitscanning
2222
Interferometerinterferometer
2323
StrahllenkungseinheitBeam steering unit
2424
Auswerteeinheitevaluation
2525
Walzensteuerungroller control
2626
Spiegelanordnung / ParabolspiegelMirror arrangement / parabolic mirror
2727
Abstandssensordistance sensor
2828
Umlenkrolleidler pulley
2929
Reflexionsebene / PolygonradReflection plane / Polygon wheel
3030
erste Laserquellefirst laser source
3131
zweite Laserquellesecond laser source
3232
erster optischer Isolatorfirst optical isolator
3333
zweiter optischer Isolatorsecond optical isolator
3434
Umlenkspiegeldeflecting
3535
erste Strahlteilereinheitfirst beam splitter unit
3636
zweite Stahlteilereinheitsecond steel divider unit
3737
FasereinkopplungseinheitFasereinkopplungseinheit
3838
FaserauskopplungseinheitFiber extraction unit
3939
Referenzspiegelreference mirror
4040
Photodetektorphotodetector
4141
Messspurmeasuring track
4242
Walzenoberflächenroll surfaces
4444
erstes profiliertes Metallbandfirst profiled metal band
4545
zweites profiliertes Metallband second profiled metal band
aa
Breite des MetallbandesWidth of the metal band
bb
Bewegungsstrecke des Metallbandes 11 Moving distance of the metal band 11
cc
LückenGaps
dd
Arbeitswalzenabstand / Breite des Walzspaltes 14 Work roll distance / width of the roll gap 14
FF
Kraftforce
LL
Objektstrahlobject beam
MM
Messstrahlmeasuring beam
MPMP
Messpunktmeasuring point
OO
Oberflächesurface
RR
Referenzstrahlreference beam
RLRL
Reflexionsstrahlreflection beam
SS
überlagerter Laserstrahlsuperimposed laser beam
S1S1
Laserstrahl ausgehend von der Laserquelle 30 Laser beam from the laser source 30
S2S2
Laserstrahl ausgehend von der Laserquelle 31 Laser beam from the laser source 31
TT
Oberfläche der Umlenkrolle 28 Surface of the pulley 28
WW
Walzwerkrolling mill
xx
Transportrichtungtransport direction
y1y1
Längsachse der Arbeitswalze 18A Longitudinal axis of the work roll 18A
y2y2
Längsachse der Arbeitswalze 18B Longitudinal axis of the work roll 18B
α1α1
erster Verschwenkungswinkel der Arbeitswalze 18A first pivot angle of the work roll 18A
α2α2
zweiter Verschwenkungswinkel der Arbeitswalze 18A second pivot angle of the work roll 18A
λλ
Wellenlängewavelength

Claims (13)

Verfahren zur optischen Bestimmung mindestens einer Oberfläche eines sich bewegenden Metallbandes, gekennzeichnet durch die Durchführung von Abstandsmessungen mit mindestens zwei Laserquellen an örtlich begrenzten Messpunkten mit hoher Frequenz von 20 bis 200 MHz senkrecht zum Metallband im Mehrwellenlängeninterferometer-Verfahren sowie quer zur Längserstreckung und zur Bewegungsrichtung des Metallbandes, wobei der Messort pro Zeiteinheit quer zur Bewegungsrichtung verändert wird.Method for the optical determination of at least one surface of a moving metal strip, characterized by performing distance measurements with at least two laser sources at localized measuring points with high frequency of 20 to 200 MHz perpendicular to the metal strip in the Mehrwellenlängeninterferometer method and transverse to the longitudinal extent and to the direction of movement of the metal strip , wherein the measuring location per unit time is changed transversely to the direction of movement. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Oberfläche des Metallbandes abseits des Messrasters eine Interpolation der benachbarten Abstandsmessungen durchgeführt wird.Method according to Claim 1 , characterized in that for the determination of the surface of the metal strip away from the measuring grid, an interpolation of the adjacent distance measurements is performed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass beidseitig des Metallbandes die Oberfläche bestimmt wird. Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the surface is determined on both sides of the metal strip. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine auf die Fläche des Metallbandes bezogene Dickenmessung, die sich aus gegenüberliegenden Abstandsmesswerten der beiden Oberflächen des Metallbandes ergeben.Method according to Claim 3 characterized by a thickness measurement related to the area of the metal strip resulting from opposing distance measurements of the two surfaces of the metal strip. Vorrichtung (10) zur Bestimmung mindestens einer Oberfläche (O) eines sich bewegenden Metallbandes (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine als Mehrwellenlängeninterferometer (22) ausgebildete Abtasteinheit (21), die mit mindestens zwei Laserquellen versehen ist, eine Strahllenkungseinheit (23), wobei diese eine mit hoher Frequenz von 20 bis 200 MHz periodisch im Raum verstellbare Reflexionsebene (29) aufweist, sowie eine oberhalb des Metallbandes (11) angeordnete Spiegelanordnung (26) und eine Auswerteeinheit (24).Device (10) for determining at least one surface (O) of a moving metal strip (11), characterized in that the device (10) comprises a scanning unit (21) designed as a multi-wavelength interferometer (22) and provided with at least two laser sources Beam deflection unit (23), wherein this has a high frequency of 20 to 200 MHz periodically adjustable in space reflection plane (29), and above the metal strip (11) arranged mirror assembly (26) and an evaluation unit (24). Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bezüglich des Winkels verstellbare Reflexionsebene (29) der Strahllenkungseinheit (23) als drehendes Polygonrad (29) ausgebildet ist.Device (10) according to Claim 5 , characterized in that the with respect to the angle adjustable reflection plane (29) of the beam steering unit (23) as a rotating polygon wheel (29) is formed. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bezüglich des Winkels verstellbare Reflexionsebene (29) der Strahllenkungseinheit (23) als periodisch bewegbarer Spiegel ausgebildet ist.Device (10) according to Claim 5 , characterized in that the adjustable with respect to the angle reflection plane (29) of the beam steering unit (23) is designed as a periodically movable mirror. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bezüglich des Winkels verstellbare Reflexionsebene (29) der Strahllenkungseinheit (23) aus einer Kombination aus einem drehenden Polygonrad (29) und mindestens einem periodisch bewegten Spiegel gebildet ist.Device (10) according to Claim 6 , characterized in that the angle of reflection adjustable reflection plane (29) of the beam steering unit (23) consists of a combination of a rotating polygon wheel (29) and at least one periodically moving mirror is formed. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bezüglich des Winkels verstellbare Reflexionsebene (29) der Strahllenkungseinheit (23) aus einer Kombination aus einem drehenden Polygonrad (29) und mindestens einem fest angeordneten, gekrümmten Spiegel gebildet ist.Device (10) according to Claim 6 , characterized in that the with respect to the angle adjustable reflection plane (29) of the beam steering unit (23) consists of a combination of a rotating polygon wheel (29) and at least one fixed, curved mirror is formed. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bezüglich des Winkels verstellbare Reflexionsebene (29) der Strahllenkungseinheit (23) aus einer Kombination aus einem drehenden Polygonrad (29) und mindestens einer optischen Linse gebildet ist.Device (10) according to Claim 6 , characterized in that the adjustable with respect to the angle reflection plane (29) of the beam steering unit (23) consists of a combination of a rotating polygon wheel (29) and at least one optical lens. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelanordnung (26) als Parabolspiegel (26) ausgebildet ist.Device (10) according to Claim 5 , characterized in that the mirror arrangement (26) as a parabolic mirror (26) is formed. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelanordnung (26) als Facettenspiegel ausgebildet ist.Device (10) according to Claim 5 , characterized in that the mirror arrangement (26) is designed as a facet mirror. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelanordnung (26) als ebener Spiegel ausgebildet ist, wobei die Reflexionsergebnisse mathematisch korrigiert werden.Device (10) according to Claim 5 , characterized in that the mirror arrangement (26) is designed as a plane mirror, wherein the reflection results are mathematically corrected.
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