DE10341436B4 - Sensor zur Erfassung von transparenten Objektstrukturen - Google Patents

Sensor zur Erfassung von transparenten Objektstrukturen Download PDF

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Abstract

Sensor zur Erfassung von Klebestellen auf bahnförmigen Objekten mit einem Ultraschallwellen emittierenden Sender und einem Ultraschallwellen empfangenden Empfänger, welche beidseits der bahnförmigen Objekte angeordnet sind, und mit einer Auswerteeinheit, in welcher das am Ausgang des Empfängers anstehende Empfangssignal zur Generierung eines binären Objektfeststellungssignals mit einem Schwellwert bewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (13) einen eine Schwellwerteinheit bildenden Komparator (25) aufweist, auf dessen ersten, invertierenden Eingang das Empfangssignal geführt ist, und auf dessen zweiten, nicht invertierenden Eingang das in einem Siebglied (26) gesiebte Empfangssignal zur Vorgabe des Schwellwerts (S) geführt ist, wodurch der Schwellwert (S) aus dem Empfangssignal abgeleitet ist, so dass der Pegel des Schwellwerts (S) in Abhängigkeit des Rauschpegels des Empfangssignals variiert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung von transparenten Objektstrukturen.
  • Derartige Objektstrukturen können beispielsweise von Etiketten gebildet sein, die auf bahnförmige Trägermaterialien aufgebracht werden.
  • Aus der DE 199 21 217 A1 ist ein Sensor bekannt, der zur Detektion von derartigen auf einem Trägermaterial aufgebrachten Etiketten dient. Als Sensorkomponenten sind bei diesem Sensor ein Ultraschallwellen emittierender Sender und ein Ultraschallwellen empfangender Empfänger vorgesehen. Dabei wird das Trägermaterial mit den Etiketten im Zwischenraum zwischen Sender und Empfänger geführt. Je nachdem, ob zwischen Sender und Empfänger das Trägermaterial alleine oder eine auf dem Trägermaterial aufgebrachte Etikette von den Ultraschallwellen erfasst wird, werden die Ultraschallwellen in unterschiedlicher Weise abgeschwächt. Die entsprechenden Unterschiede des Empfangssignals am Ausgang des Empfängers werden dadurch erfasst, in dem das Empfangssignal mit einem Schwellwert verglichen wird. Dieser Schwellwert ist an die auftretenden Pegel der Empfangssignale durch einen Abgleichvorgang angepasst. Bei dem vor der Detektion der Etiketten durchgeführten Abgleichvorgang wird die Höhe des Schwellwerts bei zwischen Sender und Empfänger angeordnetem Trägermaterial und/oder einer dort angeordneten Etikette in Abhängigkeit des dabei registrierten Empfangssignals selbsttätig bestimmt.
  • Zwar können mit diesem Sensor Etiketten beliebiger Materialbeschaffenheit sicher erfasst werden.
  • Jedoch ist die Nachweisempfindlichkeit dieses Sensors begrenzt, so dass transparente Objektstrukturen auf Objekten nicht mehr erfasst werden können, wenn diese Objektstrukturen nur noch geringe Signalunterschiede verursachen. Ein Beispiel für derartige transparente Objektstrukturen sind Klebestellen auf Kunststofffolienbahnen oder Papierbahnen, wobei die Klebestellen einzelne Teilbahnen verbinden. Um nach der Bearbeitung derartiger Bahnen die Klebestellen durch Zuschneiden der Bahnen entfernen zu können, müssen diese Klebestellen zuverlässig erkannt werden.
  • Die DE 102 06 760 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Partikel- und/oder Blasendetektion mittels Ultraschall in einem Fluid mit einer fluidführenden Messstrecke, zumindest einem an der Messstrecke angeordneten Ultraschallwandler zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen und einer Auswerteschaltung zum Erfassen von Partikeln und/oder Blasen durch Auswertung des von einem Partikel und/oder Blasen reflektierten und empfangenen Ultraschallsignals, wobei die Auswereschaltung eine Hüllkurvenerzeugungseinrichtung und einen Peakdetektor zum Erfassen eines Signalpeaks in der Hüllkurve aufweist. Der Peakdetektor umfasst einen Schwellwertvergleicher mit zumindest einem veränderbaren Schwellwert.
  • In der WO 021065114 A1 ist ein medizinisches Gerät mit einem Ultraschallsensor beschrieben, welcher zur Detektion von Gasblasen in Flüssigkeiten wie zum Beispiel Blut eingesetzt wird.
  • Die von einem Sender emittierten Ultraschallwellen werden durch die Gasblasen in ihrer Wellenform verändert. Die in einem Empfänger empfangenden Ultraschallwellen werden in einer Auswerteeinheit in entsprechender Weise analysiert. Zur Reduzierung von Störeinflüssen wie Temperaturdriften, Abformungen von Bauelementen oder Dejustagen von mechanischen Komponenten werden die Messergebnisse in ein Kalibrierungssystem eingelesen.
  • Die DE 199 27 865 A1 beschreibt einen Sensor zur Mehrfachbogenkontrolle.
  • Die DE 200 18 193 U1 betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle von Bögen in einer bogenverarbeitenden Maschine mit wenigstens einem die Bögen erfassenden Sensor und einer Auswerteeinheit, wobei zur Detektion von Einfachbögen und/oder Mehrfachbögen in der Auswerteeinheit aus den Ausgangssignalen ein Bogenfeststellungssignal abgeleitet wird. Als Sensoren sind wenigstens ein kapazitiver Sensor und wenigstens ein Ultraschallsensor vorgesehen.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Sensor der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher eine möglichst hohe Nachweisempfindlichkeit aufweist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Der erfindungsgemäße Sensor dient zur Erfassung von Klebestellen auf bahnförmigen Objekten und weist einen Ultraschallwellen emittierenden Sender und einen Ultraschallwellen empfangenden Empfänger auf, welche beidseits der bahnförmigen Objekte angeordnet sind. Zudem ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, in welcher das am Ausgang des Empfängers anstehende Empfangssignal zur Generierung eines binären Objektfeststellungssignals mit einem Schwellwert bewertet wird. Die Auswerteeinheit weist einen eine Schwellwerteinheit bildenden Komparator auf, auf dessen ersten, invertierenden Eingang das Empfangssignal geführt ist, und auf dessen zweiten, nicht invertierenden Eingang das in einem Siebglied gesiebte Empfangssignal zur Vorgabe des Schwellwerts geführt ist, wodurch der Schwellwert aus dem Empfangssignal abgeleitet ist, so dass der Pegel des Schwellwerts in Abhängigkeit des Rauschpegels des Empfangssignals variiert wird.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Sensor können auch transparente Klebestellen auf bahnförmigen Objekten sicher erfasst werden, die nur kleine Änderungen der Empfangssignale am Ausgang des Empfängers aufweisen.
  • Insbesondere können mit dem erfindungsgemäßen Sensor Klebestellen an Papierbahnen oder Kunststofffolienbahnen sicher erfasst werden.
  • Die hierfür erforderliche Nachweisempfindlichkeit wird durch einen zeitlich veränderlichen Schwellwert erzielt, mit welchem die Empfangssignale bewertet werden. Wesentlich hierfür ist, dass der Schwellwert selbst vom Empfangssignal abgeleitet wird. Dabei ist die Höhe des Schwellwerts und damit die Ansprechempfindlichkeit des Sensors abhängig vom Rauschpegel des Empfangssignals.
  • Das bei dem erfindungsgemäßen Sensor eingesetzte Siebglied weist ein integrierendes Verhalten auf. Dadurch wird erreicht, dass bei einem über einen längeren Zeitraum anstehenden Rauschpegel des Empfangssignals der Schwellwert kontinuierlich abgesenkt wird. Sobald dem Empfangssignal kein Rauschpegel mehr überlagert ist, steigt der Schwellwert wieder allmählich an. Durch dieses Zeitverhalten des Siebglieds wird eine optimierte Einstellung des Schwellwerts erhalten, so dass Rauschsignalanteile im Empfangssignal nicht zu einer Fehldetektion führen.
  • Bei der Detektion einer idealen, homogenen Papierbahn oder Kunststofffolienbahn ist der Pegel des Empfangssignals konstant. Sobald eine Klebestelle detektiert wird, wird eine Reduzierung des Empfangssignalpegels erhalten. Um in diesem Fall eine hohe Nachweisempfindlichkeit zu erhalten, liegt der Schwellwert dicht unterhalb des Empfangssignals.
  • Durch Inhomogenitäten der Papierbahnen oder Kunststofffolienbahnen, die im Fall von Papierbahnen von eingelagerten Holzpartikeln gebildet sein können, wird bei der Detektion ein Rauschen des Empfangssignalpegels erhalten. Treffen dabei die Ultraschallwellen auf in der Papierbahn eingelagerte Holzpartikel, so wird eine kurzzeitige Reduktion der Amplitude des Empfangssignals erhalten. Damit durch derartige Rauschsignale keine Änderung der Schaltzustandes des Objektfeststellungssignals erfolgt, welche eine nicht vorhandene Klebestelle vortäuschen würde, wird der Schwellwert bei vorhandenem Rauschen des Empfangssignals abgesenkt.
    •
  • Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1: Perspektivische Darstellung eines Sensors zur Erfassung von transparenten Objektstrukturen.
  • 2: Querschnitt durch den Sensor gemäß 1.
  • 3: Steuerschaltung für den Sender des Sensors gemäß den 1 und 2.
  • 4: Auswerteeinheit zur Auswertung der Empfangssignale des Empfängers des Sensors gemäß den 1 und 2.
  • 5: Zeitlicher Verlauf des Empfangssignals und des Schwellwerts zur Generierung eines Objektfeststellungssignals für den Sensor gemäß den 1 und 2.
  • Die 1 und 2 zeigen schematisch den Aufbau eines Sensors 1 zur Detektion von transparenten Objektstrukturen auf bahnförmigen Objekten. Die bahnförmigen Objekte sind im vorliegenden Fall von Papierbahnen 2 gebildet. Alternativ können die bahnförmigen Objekte von Kunststofffolienbahnen gebildet sein.
  • Diese Bahnen bestehen aus Teilbahnen, die über Klebestellen 3 verbunden sind, welche die transparenten Objektstrukturen bilden. Die Klebestellen 3 können von Klebefolien oder dergleichen gebildet sein.
  • Der Sensor 1 weist einen Ultraschallwellen 4 emittierenden Sender 5 und einen Ultraschallwellen 4 empfangenden Empfänger 6 auf, die in einem Gehäuse 7 untergebracht sind. Das Gehäuse 7 ist gabelförmig aufgebaut, wobei die beiden Arme der Gabel parallel verlaufend in Abstand zueinander verlaufen. Der Sender 5 und der Empfänger 6 sind jeweils in einem Arm der Gabel gegenüberliegend angeordnet. Im Zwischenraum zwischen den Gabeln wird die Papierbahn 2 in der mit einem Pfeil gekennzeichneten Förderrichtung F transportiert. Der Sender 5 und der Empfänger 6 sind oberhalb und unterhalb der Papierbahn 2 angeordnet, so dass die vom Sender 5 emittierten Ultraschallwellen 4 die Papierbahn 2 und gegebenenfalls die Klebestelle 3 durchsetzen und zum Empfänger 6 gelangen.
  • Die Klebestellen 3 verlaufen senkrecht zur Förderrichtung F über die gesamte Breite der Papierbahn 2.
  • Der Sender 5 emittiert längs einer Strahlachse S gerichtete Ultraschallwellen 4, die typischerweise im Frequenzbereich zwischen 200 kHz und 400 kHz liegen. Der Empfänger 6 liegt dabei in der Strahlachse S der Ultraschallwellen 4.
  • Die Papierbahn 2 liegt horizontal im Zwischenraum zwischen den Armen des gabelförmigen Gehäuses 7. Bei einer Anordnung des Senders 5 und Empfängers 6 in Richtung der Oberflächennormalen der Papierbahn 2 bestünde die Gefahr, dass sich stehende Ultraschallwellen 4 zwischen dem Sender 5 und dem Empfänger 6 bilden könnten, was zur Bildung von Interferenzen führen würde. Dies würde die Detektion der Klebestellen 3 beeinträchtigen.
  • Um derartige Interferenzen der Ultraschallwellen 4 zu vermeiden, sind der Sender 5 und der Empfänger 6 schräg im Gehäuse 7 angeordnet, so dass die Strahlachse S der Ultraschallwellen 4 in einem vorgegebenen Winkel α geneigt zur Oberflächennormalen der Papierbahn 2 verläuft. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt dieser Winkel α = 30°. Dadurch werden durch Interferen zen bedingte Minima und Maxima der Ultraschallwellen 4 teilweise ausgemittelt.
  • Zur vollständigen Unterdrückung der Interferenzen der Ultraschallwellen 4 wird der Sender 5 mit einer vorgegebenen Modulationsfrequenz υ im Bereich von 2 kHz ≤ υ ≤ 12 kHz frequenzmoduliert.
  • 3 zeigt die Steuerschaltung 8 zur Ansteuerung des Senders 5 des Sensors 1 gemäß den 1 und 2. Der Sender 5 in Form eines Ultraschallgebers ist über einen Flyback-Konverter 9 an einen Oszillator 10 angeschlossen. Der Oszillator 10 stößt über den Flyback-Konverter 9 den Ultraschallgeber resonant zur Abgabe von Ultraschallwellen 4 an, deren Frequenzen im Bereich zwischen 200 kHz und 400 kHz liegen. Im vorliegenden Fall beträgt die Frequenz 200 kHz. Der Flyback-Konverter 9 stellt hierfür die erforderliche Leistung zur Verfügung, in dem dieser durch Ansteuerung mit einem Niederspannungssignal von 5 V Spannungspulse von etwa 60 V generiert.
  • An den Oszillator 10 ist über ein RC-Glied 11 ein Frequenzgenerator 12 zur Erzeugung der Modulationsfrequenz υ angeschlossen, die im vorliegenden Fall 3 kHz beträgt.
  • 4 zeigt die Auswerteeinheit 13 zur Auswertung der Empfangssignale des Empfängers 6 des Sensors 1 gemäß den 1 und 2.
  • Die Empfangssignale des Empfängers 6 werden in einem ersten Verstärker 14 verstärkt, welcher eine konstante, vorgegebene Verstärkung V1 aufweist.
  • Am Ausgang dieses Empfängers 6 führen Zuleitungen auf zwei unterschiedliche Kanäle der Auswerteeinheit 13.
  • In dem ersten Kanal der Auswerteeinheit 13 wird ein binäres Objektfeststellungssignal generiert, welches über einen Ausgang 15 ausgebbar ist. Die Schaltzustände des Objektfeststellungssignals geben an, ob sich eine Klebestelle 3 im Strahlengang der Ultraschallwellen 4 befindet oder nicht. Das Auswerteprinzip hierbei beruht darauf, dass durch diesen Objekteingriff in den Zwischenraum zwischen Sender 5 und Empfänger 6 eine Abschwächung der Ultraschallwellen 4 erhalten wird. Diese Abschwächung ist geringer, wenn sich allein die Papierbahn 2 im Strahlengang der Ultraschallwellen 4 befindet und höher, wenn eine Klebestelle 3 auf der Papierbahn 2 detektiert wird.
  • Der zur Generierung des Objektfeststellungssignals vorgesehene Kanal der Auswerteeinheit 13 weist zwei regelbare Verstärker 16, 17 auf, deren Verstärkungen V2 und V3 über eine Regeleinheit 18 geregelt werden. Als Regelparameter können die Regelzeit und die Sollwerte der Verstärkung V2, V3 eingestellt werden.
  • Den geregelten Verstärkern 16, 17 ist ein erster Demodulator 19 nachgeordnet, dessen Ausgang auf ein Tiefpassfilter 20 geführt ist, welches als aktiver Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von 2 kHz ausgeführt ist.
  • Zur Einstellung der Regelzeit ist ein erster Schalter 21 vorgesehen, der an die Regeleinheit 18 angeschlossen ist. Zur Einstellung der Sollwerte der Verstärkungen V2, V3 ist ein zweiter Schalter 22 vorgesehen, der an einen Eingang des Tiefpassfilters 20 angeschlossen ist. Die Schalter 21, 22 sind über eine Signalleitung 23 betätigbar.
  • An den Ausgang des Demodulators 19 ist eine Anzeigeeinheit 24 angeschlossen. Diese zeigt mit einem optischen Warnmelder an, wenn die Regeleinheit 18 außerhalb des Regelbereichs arbeitet.
  • Das frequenzmodulierte Empfangssignal wird im Demodulator 19 demoduliert. Das so generierte Gleichspannungssignal wird im Tiefpassfilter 20 gefiltert und dann einem eine Schwellwerteinheit bildenden ersten Komparator 25 zugeführt. Das Empfangssignal ist dabei auf einen invertierenden Eingang des Komparators 25 geführt. Zur Vorgabe des Schwellwerts S, mit welchem das Empfangssignal bewertet wird, wird das Empfangssignal selbst auf ein Siebglied 26 bestehend aus einer Anordnung von Widerständen 26a-c, einer Diode 26d und einem Kondensator 26e geführt. Das gesiebte Empfangssignal wird dann auf den invertierenden Eingang des Komparators 25 geführt und bildet den Schwellwert S zur Bewertung der Empfangssignale.
  • Das im Komparator 25 generierte binäre Objektfeststellungssignal wird über einen Timer 27 auf den Ausgang 15 geführt. Da die zu detektierenden Klebestellen 3 äußerst schmal sind und die Fördergeschwindigkeit der Papierbahn 2 typischerweise bei mehreren m/s liegt, werden bei der Detektion der Klebestellen 3 nur kurzzeitige Änderungen des Schaltzustands des Objektfeststellungssignals erhalten. Die kurzen Signalpulse werden im Timer 27 verlängert, so dass diese in einer externen Steuereinheit auswertbar sind. Die mit dem Timer 27 bewirkte Impulsverlängerung ist über einen einstellbaren Widerstand 28 vorgebbar.
  • In dem zweiten Kanal der Auswerteeinheit 13 wird das im ersten Verstärker 14 verstärkte Empfangssignal über einen weiteren Verstärker 29 mit konstanter Verstärkung V4 und einen zweiten Demodulator 30 einem zweiten Komparator 31 zugeführt. Dort wird das Empfangssignal mit einer konstanter Referenzspannung Uref verglichen. Das so generierte binäre Kontrollsignal wird über einen weiteren Ausgang 32 ausgegeben. Die Schaltzustände des binären Kontrollsignals geben an, ob ein Riss in der Papierbahn 2 vorliegt oder nicht.
  • 5 zeigt einen typischen zeitlichen Verlauf des Empfangssignals sowie den zeitlichen Verlauf des Schwellwerts S zur Generierung des binären Objekt feststellungssignals. Schließlich zeigt das untere Diagramm in 5 den zeitlichen Verlauf des Objektfeststellungssignals.
  • Im Zeitintervall zwischen t0 und t1 wird mit dem Sensor 1 ein homogener Abschnitt der Papierbahn 2 detektiert, so dass das Empfangssignal einen zeitlich konstanten Wert annimmt. Im Zeitintervall zwischen t1 und t2 wird eine Klebestellen 3 vom Sensor 1 detektiert. Dies führt zu einer signifikanten Abschwächung der Ultraschallwellen 4, so dass das Empfangssignal entsprechend stark absinkt. Im Zeitintervall zwischen 0 und t0 wird ein inhomogener Abschnitt der Papierbahn 2 detektiert. Derartige Inhomogenitäten sind beispielsweise durch eingelagerte Holzpartikel in der Papierbahn 2 verursacht. Diese bewirken kurzzeitige Absenkungen des Empfangssignals.
  • Der aus dem Empfangssignal abgeleitete Schwellwert S ist selbst zeitabhängig. Durch das Siebglied 26 variiert der aus dem Empfangssignal abgeleitete Schwellwert S in Abhängigkeit des Rauschens des Empfangssignals. Bei einem idealen rauschfreien Empfangssignal, welches bei der Detektion einer homogenen Papierbahn 2 erhalten wird, liegt der Schwellwert S bei einem Sollwert So dicht unterhalb des Empfangssignals.
  • Bei einem fortlaufend vorhandenen Rauschen wird durch das integrierende Verhalten des Siebglieds 26 der Schwellwert S fortlaufend abgesenkt. Bei dem in 5 dargestellten Beispiel ist dies im Zeitintervall zwischen 0 und t0 der Fall. Sobald ein durch das Rauschen verursachter Signalpeak des Empfangssignals vorliegt, wird der Schwellwert S abgesenkt. Danach steigt der Schwellwert S wieder langsam an, bis durch den nächsten durch das Rauschen verursachten Signalpeak der Schwellwert S wieder absinkt. Die Absenkung des Schwellwerts S erfolgt jedoch nur so weit, dass der Schwellwert S noch oberhalb des Minimums des Empfangssignals bei der Detektion einer Klebestelle 3 liegt.
  • Durch diese Absenkung des Schwellwerts S wird die Ansprechempfindlichkeit des Sensors 1 vermindert, so dass durch Rauschen verursachte Änderungen des Empfangssignals nicht zu einer Änderung des Schaltzustands des Objektfeststellungssignals und damit zu Fehldetektionen bei der Erfassung der Klebestellen 3 führen. Wie aus dem unteren Diagramm in 1 ersichtlich bleibt das Objektfeststellungssignal im Zeitintervall zwischen 0 und t0 im Schaltzustand 0, was der Detektion der Papierbahn 2 ohne Klebestellen 3 entspricht.
  • Im Zeitintervall zwischen t0 und t1 wird eine homogene Papierbahn 2 ohne Klebestellen 3 detektiert. Da nun dem Empfangssignal keine Rauschsignalpeaks mehr überlagert sind, steigt der Schwellwert S wieder an und nähert sich dem Sollwert So. Das Objektfeststellungssignal verbleibt dabei im Schaltzustand 0.
  • Im Zeitintervall zwischen t1 und t2 wird eine Klebestelle 3 detektiert. Die dadurch verursachte Reduzierung des Empfangssignalpegels führt auch wieder zu einer Absenkung des Schwellwerts S. Da jedoch die Absenkung des Empfangssignals erheblich größer als die Absenkung des Schwellwerts S ist, unterschreitet das Empfangssignal den Schwellwert S. Dadurch wechselt das Objektfeststellungssignal in den Schaltzustand 1, was einer Detektion einer Klebestelle 3 entspricht. Nach dem Zeitpunkt t2 tritt die Klebestelle 3 aus dem Strahlengang des Sensors 1. Entsprechend steigt das Empfangssignal wieder auf einen Wert oberhalb des Schwellwerts S, so dass das Objektfeststellungssignal wieder in den Schaltzustand 0 wechselt. Weiterhin nähert sich der Schwellwert S wieder allmählich dem Sollwert S0.
    • (1)
    Sensor
    (2)
    Papierbahn
    (3)
    Klebestellen
    (4)
    Ultraschallwellen
    (5)
    Sender
    (6)
    Empfänger
    (7)
    Gehäuse
    (8)
    Steuerschaltung
    (9)
    Flyback-Konverter
    (10)
    Oszillator
    (11)
    RC-Glied
    (12)
    Frequenzgenerator
    (13)
    Auswerteeinheit
    (14)
    Verstärker
    (15)
    Ausgang
    (16)
    Verstärker
    (17)
    Verstärker
    (18)
    Regeleinheit
    (19)
    Demodulator
    (20)
    Tiefpassfilter
    (21)
    Schalter
    (22)
    Schalter
    (23)
    Signalleitung
    (24)
    Anzeigeeinheit
    (25)
    Komparator
    (26)
    Siebglied
    (26a)
    Widerstand
    (26b)
    Widerstand
    (26c)
    Widerstand
    (26d)
    Diode
    (26e)
    Kondensator
    (27)
    Timer
    (28)
    Widerstand
    (29)
    Verstärker
    (30)
    Demodulator
    (31)
    Komparator
    (32)
    Ausgang
    F
    Förderrichtung
    S
    Strahlachse
    S
    Schwellwert
    S0
    Sollwert
    S(t)
    zeitlicher Verlauf des Schwellwerts
    t0
    Zeitpunkt
    t1
    Zeitpunkt
    t2
    Zeitpunkt
    Uref
    Referenzspannung
    V1
    Verstärkung
    V2
    Verstärkung
    V3
    Verstärkung
    V4
    Verstärkung
    υ
    Modulationsfrequenz

Claims (14)

  1. Sensor zur Erfassung von Klebestellen auf bahnförmigen Objekten mit einem Ultraschallwellen emittierenden Sender und einem Ultraschallwellen empfangenden Empfänger, welche beidseits der bahnförmigen Objekte angeordnet sind, und mit einer Auswerteeinheit, in welcher das am Ausgang des Empfängers anstehende Empfangssignal zur Generierung eines binären Objektfeststellungssignals mit einem Schwellwert bewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (13) einen eine Schwellwerteinheit bildenden Komparator (25) aufweist, auf dessen ersten, invertierenden Eingang das Empfangssignal geführt ist, und auf dessen zweiten, nicht invertierenden Eingang das in einem Siebglied (26) gesiebte Empfangssignal zur Vorgabe des Schwellwerts (S) geführt ist, wodurch der Schwellwert (S) aus dem Empfangssignal abgeleitet ist, so dass der Pegel des Schwellwerts (S) in Abhängigkeit des Rauschpegels des Empfangssignals variiert wird.
  2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bahnförmigen Objekte von Papierbahnen (2) gebildet sind.
  3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bahnförmigen Objekte von Kunststofffolienbahnen gebildet sind.
  4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur bei der Detektion einer Klebestelle (3) das Empfangssignal unterhalb des Schwellwerts (S) liegt, und dass mit steigendem Rauschpegel des Empfangssignals bei der Detektion des bahnförmigen Objekts der Schwellwert (S) abgesenkt wird.
  5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (5) längs einer Strahlachse (S) gerichtete Ultraschallwellen (4) im Frequenzbereich zwischen 200 kHz und 400 kHz emittiert.
  6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallwellen (4) mit einer Modulationsfrequenz υ im Bereich von 2 kHz ≤ υ ≤ 12 kHz frequenzmoduliert sind.
  7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangssignal am Ausgang des Empfängers (6) mittels geregelter Verstärker (16, 17) verstärkt wird.
  8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelzeit und der Verstärkungsfaktor der Verstärker (16, 17) mittels jeweils eines Schalters (21, 22) einstellbar sind.
  9. Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das verstärkte Empfangssignal einem Demodulator (19) zugeführt wird.
  10. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal des Demodulators (19) einem Tiefpassfilter (20) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal auf den Komparator (25) geführt ist.
  11. Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Komparator (25) ein Timer (27) nachgeordnet ist, mittels dessen im Komparator (25) generierte Signalimpulse verlängert werden.
  12. Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal des Timers (27) das Objektfeststellungssignal bildet, welches über einen Ausgang (15) ausgebbar ist.
  13. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Generierung des Objektfeststellungssignals in einem ersten Kanal der Auswerteeinheit (13) erfolgt, und dass in einem zweiten Kanal der Auswerteeinheit (13) ein binäres Kontrollsignal generiert wird, dessen Schaltzustände angeben, ob ein Riss im bahnförmigen Objekt vorliegt oder nicht.
  14. Sensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Kanal der Auswerteeinheit (13) das mit einem konstanten Verstärkungsfaktor verstärkte und in einem zweiten Demodulator (30) demodulierte Empfangssignal mit einem konstanten Schwellwert (S) zur Generierung des Kontrollsignals verglichen wird.
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