DE19709963A1 - Process for monitoring the production of flat material using a near infrared spectrometer and device for carrying out this process - Google Patents
Process for monitoring the production of flat material using a near infrared spectrometer and device for carrying out this processInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung der Produk tion von Flachmaterial sowie eine nach diesem Verfahren arbeitende Vor richtung. Sie eignet sich insbesondere für die Online-Prozeßkontrolle bei der kontinuierlichen Herstellung von Flächenwaren, wie Papier, Textilien, Folien usw. Mittels der Vorrichtung können die meisten Prozeßchemikalien chemisch spezifisch erfaßt werden. Auf diese Weise können auch schnell ste Verarbeitungsprozesse, wie z. B. bei der Papierherstellung und -verede lung ausreichend präzise verfolgt werden. Die Vorrichtung eignet sich da her bei allen kontinuierlichen Produktionsprozessen, bei denen ein oder mehrere Inhaltsstoffe qualitätsbestimmend sind. Sie wird deshalb an Mi schern, Kalandern, Foulards, Rakeln, Dämpfern und Trocknern installiert, um Komponenten, Additive, Produktaufträge beim Beschichten, Imprägnieren, Kaschieren sowie den Feuchtgehalt beim Trocknen konstanter regeln zu können.The invention relates to a method for monitoring the product tion of flat material and a pre-working according to this process direction. It is particularly suitable for online process control the continuous production of flat goods such as paper, textiles, Films, etc. Most process chemicals can be handled by the device can be recorded chemically specific. This way you can also quickly most processing, such as B. in papermaking and printing be followed with sufficient precision. The device is suitable there forth in all continuous production processes, where one or several ingredients determine the quality. It is therefore on Wed. shearing, calendering, foulards, squeegees, dampers and dryers installed, components, additives, product orders for coating, impregnation, Laminate and regulate the moisture content when drying more constant can.
Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. So ist es beispielsweise bekannt, an der Traverse eine Lichtleiterfaser anzu ordnen, die motorich hin- und her bewegt wird, so daß die Bahn Flachma terial, die sich unter der Traverse befindet, zick-zackförmig abgefragt wird. Derartige mechanische Bewegungen sind jedoch nachteilig.Methods and devices of the type mentioned are known. So it is known, for example, to attach an optical fiber to the traverse order, which is moved back and forth by motor, so that the Bahn Flachma material, which is located under the traverse, queried zigzag becomes. However, such mechanical movements are disadvantageous.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so anzugeben und weiterzubilden, daß das Flachmaterial entlang einer großen Anzahl von parallel zur Transportrichtung verlaufenden Spuren, die z. B. im Abstand von einigen Zentimetern vorgesehen sind, beobachtet wird und alle Spuren nacheinan der abgefragt, also ihre Informationen dem Spektrometer zugeleitet werden, wobei während der Abfrage nicht die Spuren in ihrer Reihenfolge an der Traverse, sondern in einer hiervon deutlich anderer Reihenfolge beobach tet werden.The invention has set itself the task of a method and a To specify and develop a device of the type mentioned in the introduction, that the sheet material along a large number of parallel to Transport direction traces that z. B. at intervals of some Centimeters are provided, is observed and all tracks in succession which is queried, i.e. its information is sent to the spectrometer, whereby during the query not the tracks in their order on the Traverse, but in a clearly different order be tested.
Gelöst wird diese Aufgabe verfahrensmäßig durch ein Verfahren zur Über
wachung der Produktion von Flachmaterial mittels eines im nahen Infrarot
arbeitenden Spektrometers, dem über eine Faseroptik von dem Flachmateri
al diffus reflektiertes Licht zugeleitet wird, wobei das Flachmaterial in
seiner Längsrichtung transportiert wird und im Abstand vom Flachmaterial
eine Traverse angeordnet ist, die quer zur Längsrichtung angeordnet ist
und in der eine größere Anzahl von Lichtleiterfasern mit ihrem ersten
Endbereich zum Flachmaterial hin angeordnet sind, so daß die Endbereiche
dieser Lichtleiterfasern jeweils reflektiertes Licht entlang einer jedem
Endbereich zugeordneten Spur aufnehmen und die Lichtleiterfasern das
erfaßte Licht an einen Umschalter weiterleiten,
This object is achieved procedurally by a method for monitoring the production of flat material by means of a spectrometer operating in the near infrared, to which light is diffusely reflected via a fiber optic from the flat material, the flat material being transported in its longitudinal direction and at a distance from the flat material a traverse is arranged, which is arranged transversely to the longitudinal direction and in which a larger number of optical fibers are arranged with their first end region towards the flat material, so that the end regions of these optical fibers each receive reflected light along a track assigned to each end region and the optical fibers detected the Relay light to a switch,
- - der nacheinander jede einzelne Lichtleiterfaser für eine Zeitspanne mit mindestens eine Transferfaser in optischen Kontakt bringt, welche das Licht der jeweils ihr zeitweise zugeordneten Lichtleiterfaser an das Spek trometer leitet, wo es erfaßt und anschließend bewertet wird,- The one after the other with each optical fiber for a period of time brings at least one transfer fiber into optical contact, which the Light from the optical fiber that is temporarily assigned to it to the spotting scope trometer guides where it is recorded and then evaluated,
- - in dem die zweiten Endbereiche der einzelnen Lichtleiterfasern parallel zueinander auf einem Kreisbogen gleichverteilt angeordnet sind in einer Reihenfolge, die der Reihenfolge der Spuren nicht entspricht,- In which the second end regions of the individual optical fibers are parallel are evenly distributed on a circular arc in a Order that does not match the order of the tracks
- - in dem die mindestens eine Transferfaser auf einem Dreharm angeordnet ist, der um das Zentrum des Kreisbogens gedreht wird und einen Endbe reich der Transferfaser schrittweise vom zweiten Endbereich einer Licht leiterfaser zum zweiten Endbereich der benachbarten Lichtleiterfaser be wegt und die Transferfaser so mit dem einzelnen Lichtleiterfaser nachein ander in optischen Kontakt bringt und- In which the at least one transfer fiber is arranged on a rotating arm which is rotated around the center of the circular arc and an endbe the transfer fiber gradually extends from the second end region of a light fiber to the second end of the adjacent fiber moves and the transfer fiber with the single optical fiber afterwards brings others into optical contact and
- - in dem die Transferfaser frei drehbar gehalten ist, so daß sie trotz Dre hung des Dreharms möglichst gering tordiert wird.- In which the transfer fiber is kept freely rotatable, so that despite Dre is twisted as little as possible.
Vorrichtungsmäßig wird sie gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchfüh
rung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Überwachung der Produktion von
Flachmaterial mit einem im nahen infrarot arbeitenden Spektrometer, mit
einer Faseroptik, die von dem Flachmaterial diffus reflektiertes Licht dem
Spektrometer zuleitet, mit einer Traverse, die im Abstand von dem in sei
ner Längsrichtung transportierten Flachmaterial angeordnet ist, quer zu
dieser Längsrichtung das Flachmaterial übergreift und in der eine größere
Anzahl von Lichtleiterfasern jeweils mit ihrem ersten Endbereich so ange
ordnet sind, daß die freien Enden zum Flachmaterial gerichtet sind und
Licht entlang einer ihnen jeweils zugeordneten Spur aufnehmen, mit einem
Umschalter,
In terms of the device, it is solved by a device for carrying out the method according to claim 1 for monitoring the production of flat material with a spectrometer operating in the near infrared, with a fiber optic which feeds light diffusely reflected from the flat material to the spectrometer, with a traverse which in Distance from the flat material transported in its longitudinal direction is arranged, the flat material extends across this longitudinal direction and in which a larger number of optical fibers are each arranged with their first end region so that the free ends are directed towards the flat material and light along one of them record the assigned track with a switch,
- - in dem die zweiten Endbereiche der Lichtleiterfasern parallel zueinander und gleich verteilt entlang eines Kreisbogens in einem Stator angeordnet sind, wobei ihren freien Enden im wesentlichen in einer Ebene liegen und ihre Reihenfolge sich von der Reihenfolge der Spuren unterscheidet,- In which the second end regions of the optical fibers are parallel to one another and evenly distributed along an arc in a stator are, with their free ends substantially in one plane and their order differs from the order of the tracks,
-
- in dem mindestens eine Transferfaser mit ihrem einen Endbereich in ein
em Dreharm angeordnet ist, der eine parallel zu den zweiten Endbereichen
und durch das Zentrum des Kreisbogens verlaufende Drehachse hat, der
diesen einen Endbereich so hält, daß er nacheinander in optischen Kon
takt mit den einzelnen Lichtleiterfasern kommt und schrittweise angetrie
ben ist, so daß der optische Kontakt zwischen der Transferfaser und einer
Lichtleiterfaser jeweils für eine kurze Zeitspanne aufrechterhalten bleibt
und
mit einem Drehlager, daß zentrisch die Transferfaser aufnimmt und sie frei drehbar hält, so daß sie trotz Drehung des Dreharms möglichst wenig tordiert wird.- In which at least one transfer fiber is arranged with its one end region in an em rotating arm which has a axis of rotation running parallel to the second end regions and through the center of the circular arc, which holds this one end region so that it contacts one after the other in optical con individual optical fibers comes and is gradually driven ben, so that the optical contact between the transfer fiber and an optical fiber is maintained for a short period of time and
with a rotary bearing that centrally receives the transfer fiber and keeps it freely rotatable so that it is twisted as little as possible despite the rotation of the rotating arm.
Verwendet wird hierbei vorteilhafterweise ein Spektrometer, wie es bei spielweise in der PCT/DE 96/00662 beschrieben ist. Es arbeitet mit PbS-Fotoleitern.In this case, a spectrometer such as that used is advantageously used is for example described in PCT / DE 96/00662. It works with PbS photoconductors.
Erfindungsgemäß sind die zweiten Endbereiche der Lichtleiterfasern auf einem Kreisbogen angeordnet und werden durch den umlaufenden Dreharm, der schrittweise gedreht wird, jeweils für eine kurze, allen Lichtleiterfa sern gleiche Zeitspanne mit der Transferfaser verbunden. Die Anordnung der Lichtleiterfasern an der Traverse ist anders als die Reihenfolge der Transferfasern auf dem Kreisbogen. Insbesondere ist die Anordnung so, daß niemals zwei Lichtleiterfasern, die an der Traverse unmittelbar be nachbart sind, auch auf dem Kreisbogen unmittelbar benachbart sind. Ent lang der Spuren wird daher immer ein kleiner Abschnitt jeder einzelnen Spur für die Überwachung benutzt, entlang der Bahn Flachmaterial und entlang der Spuren springt die Abfrage ständig hin und her. Dadurch wird eine wesentlich bessere Abfrage als bei einem zick-zack-förmigen Hin- und Hergehen erreicht.According to the invention, the second end regions of the optical fibers are open arranged in a circular arc and are rotated by the rotating arm, which is rotated step by step, each for a short, all light guidefa same period of time connected to the transfer fiber. The order The fiber optics on the traverse is different from the order of the Transfer fibers on the circular arc. In particular, the arrangement is such that there are never two optical fibers that are directly attached to the traverse are adjacent, are also immediately adjacent on the arc. Ent Therefore, a small section of each one is always along the tracks Track used for surveillance, along the sheet and flat material the query jumps back and forth along the tracks. This will a much better query than with a zigzag back and forth Go there reached.
Je mehr Transferfasern eingesetzt werden, umso häufiger kommt jede ein zelne Spur dran. Die Transferfasern sind so mechanisch gehalten, daß sie sich bei der Drehbewegung des Dreharms frei drehen können, also selbst nicht tordiert werden. Entweder bleibt die Transferfaser vollständig unge dreht, oder es wird ein erstes Teilstück der Transferfaser gedreht und mit einem zweiten, ungedrehten Teilstück der Transferfaser optisch gekoppelt.The more transfer fibers are used, the more often each comes in individual track. The transfer fibers are held mechanically so that they can rotate freely during the rotation of the swivel arm, i.e. itself not be murdered. Either the transfer fiber remains completely unused rotates, or a first section of the transfer fiber is rotated and with a second, unrotated section of the transfer fiber optically coupled.
Unter Nahinfrarot wird der Bereich oberhalb des sichtbaren Lichtes, also ab 0,8 Mikrometer bis etwa 2,5 Mikrometer verstanden, insbesondere der Bereich 1,2 bis 2,3 Mikrometer. Als Fasern für Lichtleiterfasern und die Transferfaser werden wasserfreie Quarzfasern mit Quarzumhüllung verwen det. Sie weisen möglichst wenige OH-Banden im nahen Infrarot auf. Sie haben zudem eine ausreichende mechanische Stabilität. Sie sind Einzelfa sern, der Durchmesser ist z. B. 60 MikrometerNear infrared is the area above the visible light, that is understood from 0.8 microns to about 2.5 microns, especially the Range 1.2 to 2.3 microns. As fibers for optical fibers and Transfer fibers will use water-free quartz fibers with a quartz coating det. They have as few OH bands as possible in the near infrared. she also have sufficient mechanical stability. You are an individual sern, the diameter is z. B. 60 microns
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigen:Further advantages and features of the invention result from the others Claims and the following description of non-limiting to understand exemplary embodiments that with reference to the Drawing will be explained in more detail. In this show:
Fig. 1 Eine Prinzipdarstellung der Verfahrensschritte und der Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a schematic representation of the method steps and apparatus according to the invention,
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Teilstück eines Stators eines Umschalters, Fig. 2 is a plan view of a portion of a stator of a changeover switch,
Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Untersicht auf einen Dreharm, Fig. 3 is a Fig. 2 corresponding bottom view of a rotary arm,
Fig. 4 ein axiales Teilschnittbild durch einen Umschalter zur Erläuterung der Anordnung der Transferfaser und Fig. 4 is a partial axial sectional view through a switch to explain the arrangement of the transfer fiber and
Fig. 5 eine Darstellung entsprechend Fig. 4 für eine andere Ausführung der Anordnung der Transferfaser. Fig. 5 is an illustration corresponding to Fig. 4 for another embodiment of the arrangement of the transfer fiber.
Wie Fig. 1 zeigt, wird eine Bahn Flachmaterial 20, hier beispielsweise eine mehrere Meter, z. B. drei Meter, breite Papierbahn, entlang einer Längs richtung 22, die man auch als Förderrichtung bezeichnen kann, mit großer Geschwindigkeit, beispielsweise mehrere Meter pro Sekunde, transportiert. Das Flachmaterial 20 läuft an einer frei drehbaren oder drehangetriebenen Walze 24 entlang. In unmittelbarer Nähe dieser Walze 24 ist eine Traverse 26 angeordnet, die sich über die gesamte Breite des Flachmaterials 20 er streckt und in der eine Vielzahl von Lichtleiterfasern 28 so angeordnet sind, daß ihre im Bereich der Traverse 26 befindlichen ersten Endbereiche mit ihren freien Enden zum Flachmaterial 20 gerichtet sind und von dort diffus reflektiertes Licht einer nicht näher dargestellten Beleuchtungs quelle aufnehmen. Die freien Enden dieser Lichtleiterfasern 28 sind gleich abständig über die Traverse verteilt, beispielsweise im Abstand von einig en Zentimetern, z. B. 5 cm, angeordnet. Demgemäß wird mit jeder einzelnen Lichtleiterfaser entlang einer Spur 30 beobachtet, die parallel zur Längs richtung 22 verläuft. In der Fig. 1 sind die Spuren 1, 2, 3, 4, 5 . . . (n-1) und n angedeutet. Diese Spuren 30 sind natürlich nur gedanklich vorhanden, sie sind nicht sichtbar.As shown in Fig. 1, a web of flat material 20 , here for example a few meters, z. B. three meters, wide paper web, along a longitudinal direction 22 , which can also be referred to as the conveying direction, transported at high speed, for example several meters per second. The flat material 20 runs along a freely rotatable or rotationally driven roller 24 . In the immediate vicinity of this roller 24 , a cross member 26 is arranged, which he stretches across the entire width of the flat material 20 and in which a plurality of optical fibers 28 are arranged so that their in the area of the cross member 26 first end regions with their free ends Flat material 20 are directed and from there take diffusely reflected light from a lighting source, not shown. The free ends of these optical fibers 28 are equally spaced over the crossmember, for example at a distance of a few centimeters, for. B. 5 cm arranged. Accordingly, is observed with each individual optical fiber along a track 30 which is parallel to the longitudinal direction 22 . In Fig. 1, lanes 1, 2, 3, 4, 5 are. . . (n-1) and n indicated. These traces 30 are of course only present in thought, they are not visible.
Die insgesamt n-Lichtleiterfasern 28 werden gebündelt von der Traverse 26 zu einem Umschalter 32 geführt. Ihre zweiten Endbereiche sind auf einem Stator 34 dieses Umschalters 32 gleich verteilt auf einem Kreisbogen ange ordnet. Die freien Enden dieser zweiten Endbereiche liegen möglichst genau in einer Ebene, die parallel zur Oberfläche des Stators 34 verläuft. Sie ragen möglichst wenig, z. B. maximal 1 mm, gegenüber der Oberfläche des Stators 34 vor. Sie sind in an sich bekannter Weise in Fassungen 51 gehal ten, die sie genau positionieren und in einer verbesserten Ausführung auch örtlich in der Ebene des Stators zu justieren gestatten.The total of n light guide fibers 28 are bundled from the cross member 26 to a switch 32 . Your second end areas are arranged on a stator 34 of this switch 32 evenly distributed on a circular arc. The free ends of these second end regions lie as precisely as possible in a plane that runs parallel to the surface of the stator 34 . They protrude as little as possible, e.g. B. a maximum of 1 mm, in front of the surface of the stator 34 . They are held in a known manner in sockets 51 which allow them to be precisely positioned and, in an improved version, also to be adjusted locally in the plane of the stator.
Die Reihenfolge, in der die zweiten Endbereiche der Lichtleiterfasern 28 entlang des Kreisbogens auf dem Stator 34 angeordnet sind, ist einerseits deutlich unterschiedlich zur Reihenfolge der Spuren 30 und andererseits bewußt unterschiedlich. In einer bevorzugten Ausbildung sind zwei Licht leiterfasern 28, die am Stator 34 unmittelbar benachbart sind, in der Tra verse 26 deutlich unterschiedlichen Spuren zugeordnet. Bei n=60 Lichtlei terfasern 28 sind z. B. die typischen Sprünge mindestens 10, typischerweise mindestens 20 Spuren. Bei drei Meter Breite des Flachmaterials sind die Spuren 30 in diesem Fall im 5 cm-Abstand voneinander.The order in which the second end regions of the optical fibers 28 are arranged along the circular arc on the stator 34 is on the one hand significantly different from the order of the tracks 30 and on the other hand deliberately different. In a preferred embodiment, two light guide fibers 28 , which are directly adjacent to the stator 34, are assigned clearly different tracks in the traverse 26 . At n = 60 Lichtlei terfaser 28 z. B. the typical jumps at least 10, typically at least 20 tracks. If the flat material is three meters wide, the tracks 30 are in this case at a distance of 5 cm from one another.
Dem Stator 34 ist ein Dreharm 36 unmittelbar zugeordnet, dieser Dreharm rotiert schrittweise um eine Drehachse 38, die senkrecht zur Ebene des Kreisbogens steht und durch dessen Zentrum verläuft. Am Dreharm ist in einem Mittenabstand, der exakt dem Radius des Kreisbogens entspricht, ein Endbereich einer Transferfaser 40 so gehalten, daß er möglichst dicht und fluchtend mit den einzelnen zweiten Endbereichen der Lichtleiterfasern 28 in Übereinstimmung gebracht werden kann, also ein optischer, berührungs loser Kontakt möglichst guter Qualität zwischen jeder einzelnen Lichtlei terfaser 28 und der Transferfaser 40 hergestellt werden kann. Demgemäß ist der Abstand des freien Endes der Transferfaser von den freien Enden der Lichtleiterfasern 28 so gering wie möglich gewählt. Die zweiten Endbe reiche der Lichtleiterfasern 28 und auch der genannte Endbereich der Transferfaser 40 sind parallel zueinander und parallel zur Drehachse 38. Die Transferfaser 40 hat die Aufgabe, die von den einzelnen Lichtleiterfa sern 28 jeweils erhaltenen optischen Informationen einem Spektrometer 42 zuzuleiten. Dort wird in an sich bekannter Weise das Spektrum erfaßt, bewertet und das Ergebnis für die Produktionssteuerung benutzt.A rotating arm 36 is directly assigned to the stator 34 , this rotating arm rotates step by step around an axis of rotation 38 which is perpendicular to the plane of the circular arc and runs through the center thereof. An end region of a transfer fiber 40 is held on the rotating arm at a center distance that corresponds exactly to the radius of the circular arc in such a way that it can be brought into alignment with the individual second end regions of the optical fibers 28 as tightly and as flush as possible, i.e. an optical, contactless contact the best possible quality between each individual fiber fiber 28 and the transfer fiber 40 can be produced. Accordingly, the distance between the free end of the transfer fiber and the free ends of the optical fibers 28 is chosen to be as small as possible. The second end regions of the optical fibers 28 and also the mentioned end region of the transfer fiber 40 are parallel to one another and parallel to the axis of rotation 38 . The transfer fiber 40 has the task of feeding the optical information obtained from the individual optical fiber fibers 28 to a spectrometer 42 . There, the spectrum is recorded and evaluated in a manner known per se and the result is used for production control.
Der Dreharm 36 dreht sich in Schritten, hierzu ist er beispielsweise mit einem kontinuierlich sich drehenden Antriebsmotor über eine geeignete mechanische Vorrichtung, z. B. Maltesergetriebe, verbunden, oder der Motor selber ist ein Schrittmotor, entweder von Hause aus oder wird durch eine Ansteuerelektronik als Schrittmotor betrieben. Maltesergetriebe sind an sich bekannt, sie werden beispielsweise bei Filmaufnahme- und -wiederga begeräten eingesetzt, um einen Film ruckweise in der Bildebene zu bewe gen.The rotating arm 36 rotates in steps, for this purpose it is, for example, with a continuously rotating drive motor via a suitable mechanical device, for. B. Maltese transmission, connected, or the motor itself is a stepper motor, either from home or is operated by a control electronics as a stepper motor. Maltese transmissions are known per se, they are used, for example, in film recording and playback devices in order to move a film jerkily in the image plane.
Schrittmotoren sind beispielsweise für Uhrenantriebe und andere Stellauf gaben bekannt. Für die Erfindung eignen sich auch Motoren, die an sich kontinuierlich umlaufen, aber durch eine Elektronik, auf die später noch eingegangen wird, in den einzelnen Winkelpositionen der Lichtleiterfasern 28 so angehalten und positioniert werden, daß eine möglichst ideale Über einstimmung zwischen den einzelnen Lichtleiterfasern 28 und der Transfer faser 40 erreicht wird.Stepper motors are known for example for clock drives and other Stellauf tasks. Also suitable for the invention are motors which rotate continuously per se, but are stopped and positioned in the individual angular positions of the optical fibers 28 by means of electronics, which will be discussed later, in such a way that the best possible match between the individual optical fibers 28 and the transfer fiber 40 is reached.
Bei den Fig. 2 und 3 ist auf dem Stator 34 bzw. dem Dreharm 36 nicht nur der Kreisbogen dargestellt, auf dem sich die freien zweiten Endberei che der Lichtleiterfasern 28 bzw. das freie Ende der Transferfaser 40 be finden, sondern im gezeigten Ausführungsbeispiel außerhalb dieses Kreises sind noch auf einem Kreisbogen 44 punktförmige Lichtquellen exakt auf denselben Radien wie die einzelnen Lichtleiterfasern 28 angeordnet. Es sind also ebenso viele Lichtquellen 46 wie Lichtleiterfasern 28 vorgesehen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Lichtquellen 46 justierbar, zumin dest in Umfangsrichtung justierbar auszubilden. Die punktförmigen Licht quellen 46 können beispielsweise durch sehr kleine Löcher, die von außen durch ein gemeinsames Leuchtmittel, beispielsweise eine Wolframlampe, be leuchtet werden, ausgebildet sein. Auf dem Dreharm 36 ist in einem Ab stand von der Drehachse 38, der dem Radius des Kreisbogens 44 entspricht, eine optische Empfängeranordnung 48 vorgesehen, die das von den Licht quellen 46 stammende Licht empfangen und auswerten kann. Ihr ist eine Elektronik nachgeschaltet, die mit dem Motor 49 verbunden ist. Die opti sche Empfängeranordnung ist beispielsweise in Umfangsrichtung länglich ausgebildet oder besteht aus mehreren einzelnen optischen Empfängern. Die optische Empfängeranordnung 48 ist so ausgebildet, daß beim Drehen des Dreharmes bereits ein Signal einer Lichtquelle 46 aufgenommen wird, bevor die Transferfaser 40 und die der Lichtquelle 46 zugehörige Lichtleiterfaser 28 in Übereinstimmung sind. Wenn diese Übereinstimmung allerdings erre icht ist, gibt die optische Empfängeranordnung ein spezielles Signal, bei spielsweise ein maximales Signal ab. Dadurch ist es möglich, die exakte Position der Lichtleiterfaser 28 gegenüber der Transferfaser 40 über die optische Empfängeranordnung für jede einzelne Lichtleiterfaser 28 zu er mitteln und die Signale der optischen Empfängeranordnung 48 für die Steuerung eines Motors 49 zu verwenden, der exakt seine Drehbewegung immer dann für kurze Zeit unterbricht, wenn Transferfaser 40 und eine Lichtleiterfaser 28 in optischem Kontakt sind.In FIGS. 2 and 3 on the stator 34 and the rotary arm 36 is shown not only the circular arc on which the free second end regions che of the optical fibers 28 and the free end of the transfer fiber find 40 be, but in the embodiment shown, outside of this circle, point-shaped light sources are also arranged on a circular arc 44 exactly on the same radii as the individual light guide fibers 28 . There are as many light sources 46 as optical fibers 28 are provided. It is particularly advantageous to make the light sources 46 adjustable, at least adjustable in the circumferential direction. The punctiform light sources 46 can be formed, for example, by very small holes that are illuminated from the outside by a common illuminant, for example a tungsten lamp. On the rotary arm 36 is in an Ab from the axis of rotation 38 , which corresponds to the radius of the circular arc 44 , an optical receiver arrangement 48 is provided, which can receive and evaluate the light source 46 from the light. It is followed by electronics that are connected to the motor 49 . The opti cal receiver arrangement is, for example, elongated in the circumferential direction or consists of several individual optical receivers. The optical receiver arrangement 48 is designed such that when the rotary arm is rotated, a signal from a light source 46 is already recorded before the transfer fiber 40 and the optical fiber 28 associated with the light source 46 are in agreement. If this match is achieved, however, the optical receiver arrangement emits a special signal, for example a maximum signal. This makes it possible to determine the exact position of the optical fiber 28 with respect to the transfer fiber 40 via the optical receiver arrangement for each individual optical fiber 28 and to use the signals from the optical receiver arrangement 48 for controlling a motor 49 , which always precisely rotates for interrupts briefly when transfer fiber 40 and an optical fiber 28 are in optical contact.
Die optische Empfängeranordnung 48 kann auch in anderer Form realisiert werden, beispielsweise mit einer Strichcodescheibe. Dann müssen allerdings die zweiten Endbereiche der jeweiligen Lichtleiterfasern 28 so justierbar sein, daß sie eindeutig einem Strich der Strichcodescheibe zugeordnet werden können.The optical receiver arrangement 48 can also be implemented in another form, for example with a bar code disk. Then, however, the second end regions of the respective optical fibers 28 must be adjustable in such a way that they can be clearly assigned to a bar of the bar code disk.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der eine Endbereich der Transferfa ser 40 im Dreharm 36 drehgelagert. Für die Drehlagerung wird ein Lager 50 eingesetzt das möglichst präzise ist und geringe Lagerreibung hat, bei spielsweise ein Nadellager. Eine innere Hülse eines derartigen Lagers 50 umfaßt einen Mantel der Transferfaser 40 und legt somit die Transferfaser 40 präzise fest. Die Transferfaser 40 ist zumindest über einen Teil ihres Verlaufs durch einen flexiblen, drehfesten Mantel, insbesondere einen Me tallwellenschlauch 52 umhüllt und so geschützt. Vorzugsweise übernimmt der Mantel auch Torsionskräfte. Die Transferfaser 40 wird innerhalb der mechanisch zulässigen Krümmungsradien so wenig wie möglich gebogen, sie ist vorzugsweise mittels einer Klammer 54, die sich auf der Drehachse 38 befindet und stationär ist, fixiert.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, one end region of the Transferfa water 40 is rotatably supported in the rotary arm 36 . A bearing 50 is used for the rotary bearing which is as precise as possible and has low bearing friction, for example a needle bearing. An inner sleeve of such a bearing 50 comprises a jacket of the transfer fiber 40 and thus precisely fixes the transfer fiber 40 . The transfer fiber 40 is covered at least over part of its course by a flexible, non-rotatable jacket, in particular a tallwell hose 52, and is thus protected. The jacket preferably also takes on torsional forces. The transfer fiber 40 is bent as little as possible within the mechanically permissible radii of curvature; it is preferably fixed by means of a clamp 54 , which is located on the axis of rotation 38 and is stationary.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist die Transferfaser 40 aufgeteilt in zwei Teilstücke. Ein erstes Teilstück ist drehstarr im Dreharm 36 gelagert, dort ist also kein Nadellager vorgesehen. Dafür wird dieses erste Teil stück am Ort der Klammer 54 in einem Lager 50 gehalten. Es ist dort in unmittelbarem optischen Kontakt mit einem zweiten Teilstück mit der Transferfaser 40, das die Verbindung zum Spektrometer 42 abschließt. Bei dieser Ausführung dreht sich das erste Teilstück der Transferfaser 40 also mit dem Dreharm 36, dies ist im Gegensatz zur Ausführung, bei der im Dreharm 36 ein Lager 50 vorgesehen ist.In the exemplary embodiment according to FIG. 5, the transfer fiber 40 is divided into two sections. A first section is mounted in a torsionally rigid manner in the rotating arm 36 , so there is no needle bearing provided there. For this, this first part is held at the location of the bracket 54 in a warehouse 50 . It is there in direct optical contact with a second section with the transfer fiber 40 , which closes the connection to the spectrometer 42 . In this embodiment, the first section of the transfer fiber 40 thus rotates with the rotary arm 36 , this is in contrast to the embodiment in which a bearing 50 is provided in the rotary arm 36 .
In den bisher angesprochenen Ausführungen hat der Dreharm 36 lediglich eine Transferfaser 40. Dies ist so nicht notwendig, er kann auch mehrere Transferfasern, z. B. 2, 3 usw. aufnehmen, wenn er entsprechend ausgebil det ist. Man wird dabei eine symmetrische Anordnung wählen, beispielswei se bei zwei Transferfasern 40 diese um 180° versetzen, bei drei Transferfa sern einen Versatz von 120° wählen usw.In the embodiments mentioned so far, the rotary arm 36 has only one transfer fiber 40 . This is not necessary, it can also use several transfer fibers, e.g. B. record 2, 3, etc. if it is trained ausgebil det. It is thereby select a symmetrical arrangement, beispielswei se at two transfer fibers 40 would enable them to 180 °, with three Transferfa fibers an offset of 120 ° choose etc.
Der Umschalter 32 ist in einem Gehäuse 56 angeordnet. Dieses ist staub dicht und vorzugsweise auch luftdicht ausgeführt. Alle kritischen opti schen Übergänge im Bereich des Umschalters 32 sind dadurch geschützt, insbesondere staubgeschützt. Das Gehäuse 56 wird beispielsweise mit troc kenem Gas, z. B. Stickstoff, ständig gespült und unter Überdruck gehalten oder es sind andere geeignete Maßnahmen, wie beispielsweise eine Mikro öffnung, vorgesehen, um Zutritt von Staub, Luftfeuchtigkeit usw. zu ver hindern.The changeover switch 32 is arranged in a housing 56 . This is dust-tight and preferably also air-tight. All critical optical transitions in the area of the switch 32 are protected, in particular dust-protected. The housing 56 is for example with dry gas such. B. nitrogen, constantly flushed and kept under positive pressure or other suitable measures, such as a micro opening, are provided to prevent access to dust, humidity, etc. to prevent ver.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß der Umschalter 32 entfernt vom Flachmaterial 20 angeordnet werden kann. Bei der Produktion fällt immer wieder Staub und dergleichen an. Lediglich die Traverse 26 ist in unmittelbarer Nähe des Flachmaterials 20. Hier bietet es sich an, die freien ersten Endbereiche der Lichtleiterfasern 28 beständig durch Druckluft, Druckgas und dergleichen zum umspülen, damit sich auf den freien enden kein Schmutz und dergleichen absetzen kann.A particular advantage of the device according to the invention is that the changeover switch 32 can be arranged at a distance from the flat material 20 . Dust and the like accumulate repeatedly during production. Only the cross member 26 is in the immediate vicinity of the flat material 20 . Here it is advisable to constantly flush around the free first end regions of the optical fibers 28 with compressed air, compressed gas and the like, so that no dirt and the like can settle on the free ends.
Fig. 1 zeigt noch auf einzelnen Spuren stärker ausgezogene Bereiche 58. Diese, die lediglich das Meßprinzip verdeutlichen sollen und tatsächlich nicht sichtbar sind, sollen verdeutlichen, daß während sie unter der Tra verse 26 durchlaufen, die jeweilige Spur vom Spektrometer 42 meßtech nisch erfaßt wird. Die Zeichnung nach Fig. 1 verdeutlicht, daß ein derar tig erfaßter Bereich 48 einer Spur sehr viele Spuren entfernt ist vom nachfolgend oder zuvor erfaßten Bereich einer anderen Spur. In einer vorteilhaften Ausbildung sind die Sprünge zumindest bei der Hälfte der Spuren größer als 1/10 der Gesamtspurenzahl, vorzugsweise größer als 1/6, insbesondere 1/5 und vorzugsweise 1/4 der Gesamtspurenzahl. Dadurch springt der Ort auf dem Flachmaterial 20, der gerade vom Spektrometer 52 erfaßt wird, ständig hin und her, was zu einer guten Erfassung der ge samten Breite des Flachmaterials 20 führt. Fig. 1 is still on each track more extended regions 58. These, which are only intended to clarify the measuring principle and are actually not visible, are intended to clarify that while they are traversing under the traverse 26 , the respective track is detected by the spectrometer 42 measuring technology. The drawing of Fig. 1 illustrates that a derar term area 48 of a track is very many tracks away from the subsequently or previously detected area of another track. In an advantageous embodiment, the jumps are at least half of the tracks greater than 1/10 of the total number of tracks, preferably greater than 1/6, in particular 1/5 and preferably 1/4 of the total number of tracks. As a result, the location on the flat material 20 , which is currently being detected by the spectrometer 52, jumps back and forth, which leads to a good detection of the entire width of the flat material 20 .
Claims (9)
- - der nacheinander jede einzelne Lichtleiterfaser (28) für eine Zeit spanne mit mindestens eine Transferfaser (40) in optischen Kontakt bringt, welche das Licht der jeweils ihr zeitweise zugeordneten Licht leiterfaser (28) an das Spektrometer (42) leitet, wo es erfaßt und an schließend bewertet wird,
- - in dem die zweiten Endbereiche der einzelnen Lichtleiterfasern (28) parallel zueinander auf einem Kreisbogen gleichverteilt angeordnet sind in einer Reihenfolge, die der Reihenfolge der Spuren (30) nicht ent spricht,
- - in dem die mindestens eine Transferfaser (40) auf einem Dreharm (36) angeordnet ist, der um das Zentrum des Kreisbogens gedreht wird und einen Endbereich der Transferfaser (40) schrittweise vom zweiten End bereich einer Lichtleiterfaser (28) zum zweiten Endbereich der benach barten Lichtleiterfaser (28) bewegt und die Transferfaser (40) so mit dem einzelnen Lichtleiterfaser (28) nacheinander in optischen Kontakt bringt und
- - in dem die Transferfaser (40) frei drehbar gehalten ist, so daß sie trotz Drehung des Dreharm (36) möglichst gering tordiert wird.
- - The successively each individual optical fiber ( 28 ) for a period of time with at least one transfer fiber ( 40 ) in optical contact, which directs the light of the light fiber ( 28 ) assigned to it at times to the spectrometer ( 42 ), where it detects and is then evaluated,
- - In which the second end regions of the individual optical fibers ( 28 ) are arranged parallel to one another on a circular arc, in an order that does not correspond to the order of the tracks ( 30 ),
- - In which the at least one transfer fiber ( 40 ) is arranged on a rotary arm ( 36 ) which is rotated around the center of the circular arc and an end region of the transfer fiber ( 40 ) step by step from the second end region of an optical fiber ( 28 ) to the second end region of the neighboring beard optical fiber ( 28 ) moves and the transfer fiber ( 40 ) with the individual optical fiber ( 28 ) successively in optical contact and
- - In which the transfer fiber ( 40 ) is freely rotatable so that it is twisted as little as possible despite the rotation of the rotating arm ( 36 ).
- - in dem die zweiten Endbereiche der Lichtleiterfasern (28) parallel zueinander und gleich verteilt entlang eines Kreisbogens in einem Sta tor (34) angeordnet sind, wobei ihren freien Enden im wesentlichen in einer Ebene liegen und ihre Reihenfolge sich von der Reihenfolge der Spuren (30) unterscheidet,
- - in dem mindestens eine Transferfaser (40) mit ihrem einen Endbereich
in einem Dreharms (36) angeordnet ist, der eine parallel zu den zweiten
Endbereichen und durch das Zentrum des Kreisbogens verlaufende
Drehachse (38) hat, der diesen einen Endbereich so hält, daß er nach
einander in optischen Kontakt mit den einzelnen Lichtleiterfasern (28)
kommt und schrittweise angetrieben ist, so daß der optische Kontakt
zwischen der Transferfaser (40) und einer Lichtleiterfaser (28) jeweils
für eine kurze Zeitspanne aufrechterhalten bleibt und
mit einem Drehlager (50), das zentrisch die Transferfaser (40) aufnimmt und sie frei drehbar hält, so daß sie trotz Drehung des Dreharms (36) möglichst wenig tordiert wird.
- - In which the second end regions of the optical fibers ( 28 ) are arranged parallel to one another and evenly distributed along a circular arc in a gate ( 34 ), their free ends lying essentially in one plane and their order being different from the order of the tracks ( 30 ) differentiates
- - In which at least one transfer fiber ( 40 ) is arranged with its one end region in a rotating arm ( 36 ) which has a rotation axis ( 38 ) which runs parallel to the second end regions and through the center of the circular arc and which holds this one end region in such a way that he successively comes into optical contact with the individual optical fibers ( 28 ) and is driven step by step, so that the optical contact between the transfer fiber ( 40 ) and an optical fiber ( 28 ) is maintained for a short period of time and
with a rotary bearing ( 50 ) which centrally receives the transfer fiber ( 40 ) and keeps it freely rotatable so that it is twisted as little as possible despite the rotation of the rotary arm ( 36 ).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |