DE10220551A1

DE10220551A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Materialeigenschaft und/oder der Geschwindigkeit einer sich bewegenden Materialbahn

Info

Publication number: DE10220551A1
Application number: DE2002120551
Authority: DE
Original assignee: LEHNER GmbH
Current assignee: LEHNER, ROLF-PETER, 73265 DETTINGEN, DE
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2003-11-20

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Materialeigenschaft und/oder der Geschwindigkeit einer sich bewegenden Materialbahn (10) vorgeschlagen. Dabei werden zyklisch Wärmemarken (12) auf die Materialbahn (10) aufgebracht, insbesondere mittels eines Lasers, und diese Wärmemarken werden dann mittels eines in der Bewegungsrichtung versetzt angeordneten Temperatursensors (13) erfasst. Die Zeit zwischen dem Aufbringen einer Wärmemarke (12) und deren Erfassung durch den Temperatursensor (13) führt zum gewünschten Geschwindigkeitswert, und die vom Temperatursensor (13) erfasste Reststrahlung der Wärmemarke ist ein Maß für die Materialeigenschaft der Materialbahn (10). Dieses Verfahren ist auch bei völlig homogenen, kontrastlosen Oberflächen anwendbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Materialeigenschaft und/oder der Geschwindigkeit einer sich bewegenden Materialbahn sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung von sich bewegenden Objekten, insbesondere Materialbahnen, benutzen übliche Verfahren optische Gitter, CCD-Zeilen oder Matrixkameras zur Ermittlung der Objektgeschwindigkeit. Alle diese Verfahren benötigen eine gewisse Mindeststruktur der Materialbahn, die erfasst und ausgewertet wird. Zur gleichzeitigen Erfassung der Materialeigenschaften sind diese Verfahren nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Materialeigenschaft und/oder der Geschwindigkeit einer sich bewegenden Materialbahn zu schaffen, das bzw. die auch noch bei völlig homogener und strukturloser Oberfläche der Materialbahn sichere Ergebnisse bringt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem zyklisch Wärmemarken auf die Materialbahn aufgebracht und diese dann mittels eines in der Bewegungsrichtung versetzt angeordneten Temperatursensors erfasst werden. Entsprechend wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, bei der eine Einrichtung zur Aufbringung von Wärmemarken an einer sich bewegenden Materialbahn positioniert ist, wobei ein Temperatursensor zur Erfassung der Wärmemarken in der Bewegungsrichtung der Materialbahn beabstandet von dieser Einrichtung angeordnet ist.

Da bei diesem Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung keine Strukturenmaterialbahn, sondern die aufgebrachten Wärmemarken erfasst und ausgewertet werden, besteht keine Abhängigkeit der Messung von der Oberflächenstruktur der Materialbahn. Es können somit beliebige Oberflächen, auch völlig homogene und strukturlose Oberflächen, verwendet werden, das heißt, die Oberflächenstruktur hat keinerlei Einfluss auf die Messung. Durch diese Vorrichtung kann neben der Geschwindigkeitsmessung gleichzeitig die Materialeigenschaft der Materialbahn, also die Art des Materials, bestimmt werden. Die Wärmemarken sind temporär, das heißt, sie verschwinden wieder nach einiger Zeit völlig rückstandslos. Die Art und Weise dieser zeitlichen Rückbildung lässt Rückschlüsse auf die Materialeigenschaft zu. Die bei Temperatursensoren üblicherweise auftretende Signalverzögerung hat in vorteilhafter Weise hier keinen Einfluss auf das Messergebnis.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens bzw. der im Anspruch 7 angegebenen Vorrichtung möglich.

Die Aufbringung der Wärmemarken erfolgt am günstigsten durch einen Laser, da die Aufbringung sehr gezielt, schnell und punktuell erfolgen kann. Die aufgebrachte Wärmeenergie lässt sich gut einstellen und regeln.

Zur Erfassung der Geschwindigkeit der Materialbahn wird zweckmäßigerweise die Zeit jeweils zwischen dem Aufbringen einer Wärmemarke und dem Ansprechen des Temperatursensors gemessen, wozu vorzugsweise eine entsprechende Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, durch die aus der gemessenen Zeit und dem Abstand der Einrichtung zum Aufbringen der Wärmemarken, also beispielsweise dem Laser, und dem Temperatursensor die Geschwindigkeit berechnet wird.

Zur Erfassung der Materialeigenschaft wird zweckmäßigerweise die Wärmestrahlung der Wärmemarken durch den Temperatursensor erfasst, wobei unterschiedliche Materialien der Materialbahn unterschiedliche Erwärmungsvorgänge und Abkühlungsvorgänge aufweisen, die zur Spezifikation des jeweiligen Materials dienen können. Hierzu wird in vorteilhafter Weise die Strahlungsmenge oder -leistung der Einrichtung zum Aufbringen der Wärmemarken in Abhängigkeit des Messwerts des Temperatursensors geregelt, wobei ein bestimmter Messwert des Temperatursensors eingeregelt wird. Die Leistung der Einrichtung zur Aufbringung der Wärmemarken dient dann als Indikator für die Materialeigenschaft der Materialbahn, wobei die Auswerteeinrichtung zweckmäßigerweise einen Leistungssteller für diese Einrichtung sowie eine Regeleinrichtung zur Regelung der Leistung in Abhängigkeit des Messsignals des Temperatursensors besitzt.

Das beschriebene Verfahren eignet sich insbesondere zur Messung an Papier- oder Kunststoff-Folienbahnen, insbesondere Papierbahnen einer Rollendruckmaschine.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer derartigen Vorrichtung zur Erfassung der Materialeigenschaft und/oder der Geschwindigkeit einer sich bewegenden Materialbahn.
Bei einer sich in einer durch einen Pfeil gekennzeichneten Bewegungsrichtung bewegenden Materialbahn 10 handelt es sich beispielsweise um eine Papierbahn einer Rollendruckmaschine. Entsprechend könnte es sich auch um eine Folienbahn eines anderen Materials, beispielsweise eines Kunststoffmaterials, handeln. Bei Maschinen, wie Rollenmaschinen, Rolldruckmaschinen, Umwickelmaschinen, Maschinen zur Herstellung derartiger Materialbahnen, ist es häufig von Bedeutung, sowohl die Bahngeschwindigkeit als auch die Art der eingelegten bzw. verwendeten Materialbahn zu erfassen und zu überwachen.
Neben dieser Materialbahn 10 ist eine als Laser 11 ausgebildete Einrichtung zur Aufbringung von Wärmemarken auf die Materialbahn 10 so angeordnet, dass ihr Laserstrahl auf die Materialbahn 10 gerichtet ist, wobei durch taktweises, kurzes Einschalten des Lasers 11 die Wärmemarken 12 auf der Materialbahn 10 erzeugt werden, das heißt, die Materialbahn 10 erhitzt sich jeweils an der Auftreffstelle des Laserstrahls. Selbstverständlich kann anstelle des Laserstrahls auch eine andere Einrichtung zur Aufbringung derartiger Wärmemarken verwendet werden.
In der Bewegungsrichtung beabstandet vom Laser 11 ist ein Temperatursensor 13 so neben der Materialbahn 10 angeordnet, dass die vorbeibewegten Wärmemarken 12 erfasst werden können.
Der Laser 11 und der Temperatursensor 13 sind mit einer Auswerteeinrichtung 14 verbunden, die auch Steuer- bzw. Regelfunktionen besitzt.
Eine in der Auswerteeinrichtung 14 enthaltene Geschwindigkeits-Messeinrichtung 15 triggert den Laser 11, das heißt, er schaltet diesen zyklisch ein zur Erzeugung der Wärmemarken 12. Passiert eine solche Wärmemarke 12 dann den Temperatursensor 13, so wird dessen Passieren durch einen Temperaturanstieg erkannt. In der Geschwindigkeits-Messeinrichtung 15 wird nun die Zeit zwischen der Auslösung des Lasers 11 und dem Passieren der entstandenen Wärmemarke 12 am Temperatursensor 13 gemessen. Diese Zeit führt in Verbindung mit dem festen Abstand zwischen Laser 11 und Temperatursensor 13 durch Division zur gewünschten Geschwindigkeit v.
Weiterhin ist in der Auswerteeinrichtung 14 eine Regeleinrichtung 16 enthalten. Diese regelt die Strahlungsmenge bzw. -leistung des Lasers 11 in Abhängigkeit des jeweiligen Messwerts des Temperatursensors 13. Wird auf einen bestimmten, vorgegebenen Soll-Messwert geregelt, so führt dies bei unterschiedlichen Materialien der Materialbahn zu unterschiedlichen Laserleistungen, die ein Maß für das Material der Materialbahn sind. Je nach Materialart, Materialstruktur und Materialdicke ergeben sich unterschiedliche Erwärmungszeiten und Abkühlzeiten für die Wärmemarken. Durch Abkühlung verschwinden die Wärmemarken dann wieder rückstandslos.
Alternativ hierzu kann der Laser 11 auch auf eine bestimmte Leistung eingestellt werden, wobei dann die erfassten Messwerte des Temperatursensors 13 ein Maß für die Materialeigenschaft der Materialbahn sind.
Die Auswerteeinrichtung 14 kann in einer vereinfachten Version auch nur zur Erfassung der Geschwindigkeit oder nur zur Erfassung der Materialeigenschaft ausgebildet sein.

Claims

1. Verfahren zur Erfassung der Materialeigenschaft und/oder der Geschwindigkeit einer sich bewegenden Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, dass zyklisch Wärmemarken (12) auf die Materialbahn (10) aufgebracht und diese dann mittels eines in der Bewegungsrichtung versetzt angeordneten Temperatursensors (13) erfasst werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringung der Wärmemarken (12) mittels einer entsprechenden Einrichtung (11), insbesondere eines Lasers, erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Geschwindigkeit (v) die Zeit jeweils zwischen dem Aufbringen einer Wärmemarke (12) und dem Ansprechen des Temperatursensors (13) gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Materialeigenschaft die Wärmestrahlung der Wärmemarken (12) durch den Temperatursensor (13) erfasst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsmenge oder -leistung der Einrichtung (11) zur Aufbringung der Wärmemarken (12) in Abhängigkeit des Messwerts des Temperatursensors (13) geregelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein bestimmter Messwert des Temperatursensors (13) eingeregelt wird und die Leistung der Einrichtung (11) zur Aufbringung der Wärmemarken (12) als Indikator für die Materialeigenschaft der Materialbahn ausgewertet wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (11) zur Aufbringung von Wärmemarken (12) an einer sich bewegenden Materialbahn (10) positioniert ist, und dass ein Temperatursensor (13) zur Erfassung der Wärmemarken (12) in der Bewegungsrichtung der Materialbahn (10) beabstandet von dieser Einrichtung (11) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (11) ein Laser ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinrichtung (14) mit der Einrichtung (11) zur Aufbringung der Wärmemarken (12) und mit dem Temperatursensor (13) verbunden ist, die Mittel (15) zur Erfassung der Zeit zwischen dem Aufbringen einer Wärmemarke (12) und dem Ansprechen des Temperatursensors (13) und zur Berechnung der Geschwindigkeit aus dieser Zeit und dem Abstand zwischen der Einrichtung (11) und dem Temperatursensor (13) besitzt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinrichtung (14) einen Leistungssteller für die Einrichtung (11) zur Aufbringung der Wärmemarken (12) sowie eine Regeleinrichtung (16) zur Regelung der Leistung in Abhängigkeit des Messsignals des Temperatursensors (13) besitzt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (10) eine Papier- oder Kunststoff-Folienbahn ist, insbesondere die Papierbahn einer Rollendruckmaschine.