DE19831612A1 - Meßsystem - Google Patents

Meßsystem

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DE19831612A1
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Rudolf Muench
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Abstract

Ein Meßsystem 14 zur Messung des Querprofils bestimmter Eigenschaften einer Materialbahn 12 wie insbesondere einer Faserstoffbahn in einer Papier- und/oder Kartonmaschine oder Streichmaschine umfaßt wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung 14 mit wenigstens einer Strahlungsquelle 18 zur Bestrahlung der Materialbahn 12 in mehreren definierten unterschiedlichen Wellenlängenbereichen und wenigstens einem Sensor 20 zur Messung der Intensität einer durch die Materialbahn 12 beeinflußten Strahlung, und wenigstens eine Meß- und/oder Auswerteelektronik 24, wobei vorzugsweise über einen jeweiligen Sensor 20 zu einem bestimmten Zeitpunkt lediglich einer der definierten unterschiedlichen Wellenlängenbereiche der Strahlung erfaßt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßsystem zur Messung des Querprofils be­ stimmter Eigenschaften einer Materialbahn wie insbesondere einer Faser­ stoffbahn in einer Papier- und/oder Kartonmaschine oder einer Streich­ maschine.
Die bisher üblichen Meßsysteme der eingangs genannten Art arbeiten in der Regel auf der Basis von IR-, α-, β- und γ-Strahlen mit traversierenden Meßanordnungen. Aus "Wochenblatt für Papierfabrikation", Heft 11/12, 1998, S. 609 und 611 sind auch bereits nicht traversierende Meßgeräte bekannt, die für eine spektroskopische Messung unmittelbar hinter dem Stoffauflauf einer Papiermaschine ausgelegt sind.
Die bisher bekannten Meßsysteme weisen u. a. den Nachteil auf, daß die betreffende Messung überwiegend nur in langen, freien Zügen der Ma­ terialbahn möglich ist. Bei den herkömmlichen traversierenden Meßsy­ stemen ist eine reine Querprofilmessung praktisch ausgeschlossen, nach­ dem das Traversieren eine Art Zickzack-Abtastung mit sich bringt. Nach­ dem die Messung normalerweise nur in der Siebpartie und am Ende einer jeweiligen Papiermaschine möglich ist, kommt es angesichts der dazwi­ schenliegenden Vielzahl von Stellgliedern in der Regel zu langen Laufzei­ ten, was eine relativ ungenaue Regelung mit sich bringt.
Zur Messung des Flächengewichtes ist auch bereits die Verwendung von CCD-Kameras bekannt. Durch diese kann zwar die gesamte produzierte Papierfläche erfaßt werden. Von Nachteil ist jedoch insbesondere die auf­ wendige Bildverarbeitung.
Es sind auch bereits Meßgeräte zur Messung der Leitfähigkeit des Stoffes auf dem Sieb im Naßteil bekannt geworden. Es solches Meßgerät kann zwar relativ nahe an den betreffenden Stoffauflauf-Stellgliedern angeord­ net werden. Ein Nachteil besteht jedoch darin, daß die Leitfähigkeit ein Maß für die Feuchtigkeit und nicht für die Flächenbezogene Masse ist. Ei­ ne Anwendung z. B. für Coater ist somit ausgeschlossen.
Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Meßsystem der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, bei dem die zuvor angeführten Nachteile beseitigt und insgesamt kürzere Regelzeiten sowie eine genauere Regelung gewähr­ leistet sind.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch wenigstens eine sta­ tionäre Querprofilmeßvorrichtung mit wenigstens einer Strahlungsquelle zur Bestrahlung der Materialbahn in mehreren definierten unterschiedli­ chen Wellenlängenbereichen und wenigstens einem Sensor zur Messing der Intensität einer durch die Materialbahn beeinflußten Strahlung, und durch wenigsten eine Meß- und/oder Auswerteelektronik, wobei vorzugs­ weise über einen jeweiligen Sensor zu einem bestimmten Zeitpunkt ledig­ lich einer der definierten unterschiedlichen Wellenlängenbereiche der Strahlung erfaßt wird.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung ist eine genauere Messung des Querprofils bestimmter Eigenschaften bei verringertem Platzbedarf und erhöhter Wirtschaftlichkeit möglich. Die Messung ist insbesondere auch an relativ unzugänglichen Stellen und sogar in Bereichen geschlos­ sener Führung möglich, in denen die betreffende Materialbahn beispiels­ weise durch eine Walze, ein Band, ein Sieb und/oder einen Filz gestützt ist. Dazu kann beispielsweise mittels wenigstens eines Sensors eine von der Materialbahn oder deren Belag reflektierte Strahlung erfaßt werden. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, mittels wenigstens eines Sensors eine durch das Materialband oder deren Belag hindurch getretene Strahlung zu erfassen. Die Erfassung einer von der Materialbahn bzw. de­ ren Belag reflektierten Strahlung bringt zudem den Vorteil eines beson­ ders geringen Platzbedarfs mit sich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meß­ systems sind wenigstens zwei in Bahnlaufrichtung einen Abstand vonein­ ander aufweisende stationäre Querprofilmessungen vorgesehen. Dabei können vorteilhafterweise wenigstens einer Einheit wie beispielsweise der Pressenpartie, der Trockenpartie usw. der Papier- und/oder Karton- bzw. Streichmaschine jeweils wenigstens zwei in Bahnlaufrichtung einen Ab­ stand voneinander aufweisende stationäre Querprofilmeßvorrichtungen zugeordnet sein.
Insbesondere im Hinblick auf kurze Regelzeiten ist es von Vorteil, wenn unmittelbar vor und/oder unmittelbar hinter wenigstens einem das jewei­ lige Querprofil beeinflussenden Aktuator oder Stellglied jeweils wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung angeordnet ist.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung ist es somit insbesondere auch möglich, zumindest in der Pressenpartie und/oder Trockenpartie ei­ ner betreffenden Papier- und/oder Kartonmaschine jeweils wenigstens ei­ ne stationäre Querprofilmeßvorrichtung vorzusehen.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, daß zumindest in der Siebpartie und/oder am Ende einer Papier- und/oder Kartonmaschine wenigstens eine solche stationäre Querprofilmeßvorrichtung vorgesehen ist.
Es können Filtermittel vorgesehen, um bestimmte Störgrößen und/oder den Einfluß wenigstens eines Aktuators bzw. Stellgliedes auf das jeweilige Querprofil herauszufiltern.
Insbesondere hinsichtlich eines möglichst geringen Platzbedarfs sowie ei­ ner erhöhten Wirtschaftlichkeit ist es zweckmäßig, wenn die Strahlungs­ quelle und/oder der Sensor an wenigstens einen Lichtleiter angeschlossen ist.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meß­ systems ist wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung für einen Betrieb im Nahe-Infra-Rot-Bereich (NIR) ausgelegt ist.
Wenigstens eine stationäre Querprofilmessung kann beispielsweise zur quantitativen Erfassung des Flächengewichts, der Feuchte, der Dicke, be­ stimmter Inhaltsstoffe und/oder weiterer Eigenschaften der Materialbahn ausgelegt sein.
Insbesondere für eine Messung in Bereichen eines freien Bahnzuges kann eine jeweilige stationäre Querprofilmessung zweckmäßigerweise mit zu­ mindest einer optischen Strahlungsquelle versehen sein, um die Material­ bahn zu bestrahlen, und wenigstens einen Photoempfänger umfassen, um die Intensität der durch die Materialbahn beeinflußten optischen Strah­ lung zu messen.
Wird die Materialbahn mittels mehrerer Strahlungsquellen unterschiedli­ cher Wellenlängenbereiche bestrahlt, so kann die Materialbahn beispiels­ weise zeitlich nacheinander mittels der einzelnen unterschiedlichen Strahlungsquellen und/oder mittels unterschiedlicher Kombinationen von Strahlungsquellen bestrahlt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßsystems ist wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung mit mehreren Sensoren unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit verse­ hen, während die jeweilige stationäre Querprofilmeßvorrichtung vorzugs­ weise lediglich eine Strahlungsquelle umfaßt, um die Materialbahn zu be­ strahlen.
Grundsätzlich ist es möglich, wenigstens eine Sensor/Filter-Einheit vor­ zusehen, der spektrale Empfindlichkeit und/oder Durchlässigkeit ein­ stellbar ist.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform ist wenigstens eine Leuchtdiode als Strahlungsquelle vorgesehen, was insbesondere ange­ sichts der Langlebigkeit sowie der geringen Kosten solcher Bauelemente von Vorteil ist. Damit wird insbesondere auch ein seit langem bestehendes Vorurteil überwunden, wonach solche Leuchtdioden angeblich nicht ge­ eignet sind.
In einem Wellenlängenbereich von 1300 bis 2400 nm gibt es im Absorpti­ onsspektrum zwar relativ starke Peaks wie beispielsweise 1450 nm Was­ ser-Oberton, 1930 nm Wasser, 2100 nm Cellulosefaser, 2010 nm Clay, ca. 2300 nm Latex und Lignin, 2300 bis 2400 nm Polyethylen und andere Kunststoffe, wofür Leuchtdioden nicht verfügbar sind, so daß bisher Lam­ pen mit weißglühenden Glühfäden eingesetzt werden. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß durchaus auch mit mehreren LEDs anderer Wellenlängen beispielsweise auf die Flächenbezogenen Masse und erfor­ derlichenfalls weitere Bahneigenschaften geschlossen werden kann. So ist die relative Meßgenauigkeit, d. h. die Ansprechempfindlichkeit eines jewei­ ligen Sensors auf sehr geringe Eigenschaftsschwankungen sehr hoch. Die im Vergleich zu Lampen mit Glühfäden höhere Lebensdauer der LEDs ist insbesondere für die Anwendung der hier in Rede stehenden Querprofil­ messung entscheidend, da hier üblicherweise 50 bis 500 Sensoren gleich­ zeitig eingesetzt werden und es für den Betreiber nicht zumutbar ist, lau­ fend mit Lampen-Ausfällen rechnen zu müssen.
Auch hier ergibt sich ein äußerst geringer Platzbedarf insbesondere bei einer Beschränkung auf Rückstreulicht. Ideale Anwendungen in diesem Fall sind beispielsweise:
  • - Faserbelag auf dem Sieb im Naßteil
  • - Papier auf einem Filz in der Presse, einem Trockenfilz oder ei­ nem Trockensieb
  • - Papier auf einer Metallfläche (z. B. Walze)
  • - Strich-Belag auf einer Farb-Auftragswalze (z. B. Speedcoater)
  • - Strich auf einer Papierbahn.
Alternativ oder zusätzlich ist grundsätzlich auch eine Messung im Durch­ lichtverfahren möglich, wobei dies in der Regel jedoch mit einem höheren Kostenaufwand verbunden ist.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform ist wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung mit Mitteln versehen, um eine durch die Materialbahn beeinflußte optische Strahlung sensorseitig spektral auf­ zuteilen. Dabei kann die betreffende stationäre Querprofilmeßvorrichtung ein von der aufgeteilten Strahlung beaufschlagbares Photodiodenarray mit beispielsweise wenigstens 16 und insbesondere 265 Sensoren umfassen.
Zweckmäßigerweise ist wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrich­ tung mit mehreren Strahlungsquellen unterschiedlicher Wellenlängenbe­ reiche versehen, um die Materialbahn zu bestrahlen.
Die Strahlungsquellen können in einer gemeinsamen Umschließung vor­ gesehen sein und demzufolge nach außen hin wie eine einzige Strah­ lungsquelle in Erscheinung treten, bei der abhängig von elektrischen Ein­ gängen die Art der ausgesendeten Strahlung verändert werden kann. So ist beispielsweise eine Lampe mit mehreren verschiedenen Glühfäden denkbar.
Die Meß- und/oder Auswerteelektronik umfaßt vorteilhafterweise Mittel, um die Materialbahn über wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvor­ richtung zeitlich nacheinander mittels einzelner Strahlungsquellen unter­ schiedlicher Wellenlängenbereiche und/oder mittels unterschiedlicher Kombinationen von Strahlungsquellen zu bestrahlen.
Ein zusätzlicher Rückschluß auf die Absorption bei verschiedenen Wel­ lenlängen ist insbesondere dann möglich, wenn wenigstens zwei in unter­ schiedlicher Entfernung zu den Strahlungsquellen angeordnete Sensoren verwendet werden.
Grundsätzlich ist es auch möglich, daß den Strahlungsquellen wenigstens einer stationären Querprofilmeßvorrichtung jeweils zumindest ein eigener Sensor oder ein eigenes Sensorpaar zugeordnet ist. Hierbei ist der Platzaufwand zwar etwas höher. Von Vorteil ist jedoch, daß die über die Sensoren erhaltenen Meßergebnisse gleichzeitig abgefragt werden können.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemä­ ßen Meßsystems umfaßt wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvor­ richtung vorzugsweise für jeden Meßpunkt jeweils drei optische Strah­ lungsquellen und wenigstens einen Sensor. Damit stehen jeweils zumin­ dest drei Signale zur Verfügung. Die benötigte Hardware läßt sich einfach integrieren. Sie benötigt wenig Platz an der Maschine und ist sehr preis­ günstig herstellbar.
Gemäß einer vorteilhaften praktischen Ausführungsform umfaßt wenig­ stens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung vorzugsweise für jeden Meßpunkt wenigstens eine Infrarot-Leuchtdiode (z. B. 880 nm oder 950 nm), eine Rot-Leuchtdiode (z. B. 635 nm) und eine Blau-Leuchtdiode (z. B. 480 nm, eventuell Gallium-Nitrit-LED mit 430 nm).
Der Abstrahlwinkel der Leuchtdioden hat maßgeblichen Einfluß auf das Meßverfahren. Vorzugsweise ist wenigstens eine stationäre Querprofil­ meßvorrichtung mit wenigstens einer Leuchtdiode versehen, deren Ab­ tastwinkel in einem Bereich zwischen etwa 12° und etwa 30° liegt. Der Ab­ stand zur Oberfläche bzw. dem Belag der Materialbahn liegt zweckmäßi­ gerweise in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 20 mm.
Die Schaltfrequenz der Leuchtdioden sollte im Vergleich mit dem Zeitra­ ster, in dem die Eigenschafts-Meßwerte bestätigt werden, hoch sein. Be­ grenzt wird sie durch die Grenzfrequenzen der Sensoren und der Leucht­ dioden sowie durch die Geschwindigkeit der Auswerteelektronik. In der Praxis sind beispielsweise etwa 1000 Schaltvorgänge pro Sekunde oder mehr denkbar. Damit ist es möglich, beispielsweise alle 0,5 Sekunden ei­ nen Eigenschafts-Meßwert zu erhalten, der selbst wiederum aus der Aus­ wertung von mehr als 500 Einzelmessungen entstanden ist. Dasselbe Er­ gebnis kann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, daß eine Schaltfrequenz von 50 Hertz gewählt wird und nach einem Umschaltvor­ gang 10 Einzelmeßwerte genommen werden.
Aus den gewonnenen Meßwerten kann beispielsweise durch einen Ver­ gleich mit Erfahrungswerten auf die wichtigsten Eigenschaften der Ma­ terialbahn geschlossen werden. Es hat sich gezeigt, daß sich beispielswei­ se eine allgemeine Flächengewichtsänderung in allen Meßsignalen etwa gleich auswirkt, während eine Änderung anderer Eigenschaften sehr un­ terschiedliche Auswirkungen auf diese Signale besitzt. Durch Experimente läßt sich prüfen, wie sich z. B. eine Änderung der Feuchte in den Meßsi­ gnalen niederschlägt. Diese Kenntnisse können in einen Auswerte- Algorithmus eingebracht werden. In der Meß- und/oder Auswerteelektro­ nik wird dieser Algorithmus dann beispielsweise dazu verwendet, aus den Meßsignalen die verschiedenen Eigenschaften quantitativ zu bestimmen.
Bei der in der Praxis bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä­ ßen Meßsystems ist die Meß- und/oder Auswerteelektronik gleichzeitig mehreren, vorzugsweise sämtlichen stationären Querprofilmeßvorrichtun­ gen zugeordnet.
Indem man einen jeweiligen Meßort möglichst nahe an dem betreffenden Stellort wählt, kann einer betreffenden Meßposition auf der Materialbahn bzw. deren Belag eindeutig unmittelbar ein im wesentlichen zuständiges Stellglied zugeordnet werden, so daß die Meßstelle und der Aktuator bzw. das Stellglied über eine gemeinsame Elektronik eine schnelle Regelung ge­ statten. Wirken die Aktuatoren in erheblichem Maße in die Breite, so kön­ nen sich die Aktuator-Elektroniken gegenseitig über ihre Verstellungen informieren, so daß jeder Aktuator bei einer Verstellung in Betracht ziehen kann, wie sich die anderen gerade verstellen.
Dadurch wird der Zeitverlust vermieden, der ansonsten zur Übertragung der Daten an einen sogenannten Meßwerterfassungsrechner, von dort an einen sogenannten Querprofilrechner und von dort schließlich an das be­ treffende Stellglied bzw. den betreffenden Aktuator auftritt.
Beispielsweise im Zusammenhang mit einem sogenannten Speedcoater kann der zugrundeliegende Regelkreis die Schichtdicke auf der Auftrags­ walze konstant halten. Ein überlagerter Regelkreis sorgt beispielsweise für die korrekte Einhaltung von Absolutwerten des Strichauftrags.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Meßsystems angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 in rein schematischer Darstellung eine erste Ausfüh­ rungsform eines Meßsystems zur Messung des Quer­ profils bestimmter Eigenschaften einer Materialbahn und
Fig. 2 eine rein schematische Darstellung einer weiteren Aus­ führungsform des Meßsystems.
Fig. 1 zeigt in rein schematischer Darstellung ein Meßsystem 10 zur Messung des Querprofils bestimmter Eigenschaften einer Materialbahn 12, insbesondere einer Faserstoffbahn, in einer Papier- und/oder Karton­ maschine oder einer Streichmaschine.
Das Meßsystem 10 umfaßt wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvor­ richtung 14 mit mehreren über die Arbeitsbreite verteilten Strahlungs­ quellen 18 und Sensoren 20 zur Messung der Intensität einer durch die Materialbahn 12 beeinflußten Strahlung. Dabei können für einen jeweili­ gen Meßpunkt auch mehrere Strahlungsquellen 18 und/oder auch meh­ rere Sensoren 20 vorgesehen sein. Es können beispielsweise 50 Meß­ punkte pro Meter vorgesehen sein. Grundsätzlich ist jedoch auch eine an­ dere Meßpunktedichte möglich.
Die Materialbahn 12 wird in Richtung des Pfeils L unter der stationären Querprofilmeßvorrichtung 14 vorbeigeführt, wobei im Gehäuse 22 der stationären Querprofilmeßvorrichtung 14 Sichtfenster 16, 16' vorgesehen sind, denen für einen jeweiligen Meßpunkt jeweils wenigstens eine opti­ sche Strahlungsquelle 18 sowie insbesondere wenigstens eine Leuchtdiode bzw. wenigstens ein Sensor 20 wie insbesondere ein Photoempfänger ge­ genüberliegt, die in dem Gehäuse 22 der stationären Querprofilmeßvor­ richtung 14 angeordnet sind. Die Sichtfenster 16, 16' sind im Abstand von der Materialbahn 12 angeordnet. Zweckmäßig ist es, wenn der Abstand insbesondere zwischen den Sensoren 20 und der Materialbahn 12 bzw. deren Belag in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 20 mm liegt.
Der stationären Querprofilmeßvorrichtung 14 ist ferner eine Meß- und/oder Auswerteelektronik 24 zugeordnet, die im vorliegenden Fall in­ nerhalb des Gehäuses 22 angeordnet ist. Diese Meß- und/oder Auswer­ teelektronik 24 kann über wenigstens eine Leitung 26 an ein übergeord­ netes System, insbesondere ein Prozeßleitsystem und/oder eine Span­ nungsversorgung, angeschlossen sein.
Die optische Bestrahlung der Materialbahn 12 bzw. deren Belag erfolgt beispielsweise in mehreren definierten unterschiedlichen Wellenlängenbe­ reichen. Mittels der wenigstens einen einer jeweiligen Meßstelle zugeord­ neten Strahlungsquelle 18 wird die Intensität der durch die Materialbahn 12 bzw. deren Belag beeinflußten Strahlung gemessen. Dabei erfaßt jeder dem betreffenden Meßpunkt zugeordnete Sensor 20 zu einem bestimmten Zeitpunkt lediglich einen der definierten unterschiedlichen Wellenlängen­ bereiche der Strahlung.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird lediglich die von der Ma­ terialbahn 12 bzw. deren Belag reflektierte Strahlung erfaßt, wodurch der erforderliche Platzbedarf auf ein Minimum herabgesetzt ist.
Zweckmäßigerweise sind wenigstens zwei in Bahnlaufrichtung L einen Ab­ stand voneinander aufweisende stationäre Querprofilmeßvorrichtungen vorgesehen. So können solche stationäre Querprofilmeßvorrichtungen insbesondere auch in der Pressenpartie und/oder Trockenpartie der be­ treffenden Papier- und/oder Kartonmaschine vorgesehen sein. Dabei kann eine solche stationäre Querprofilmeßvorrichtung insbesondere auch in ei­ nem Bereich geschlossener Bahnführung angesetzt werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, in der Siebpartie und/oder am Ende einer Pa­ pier- und/oder Kartonmaschine eine solche stationäre Querprofilmeßvor­ richtung vorzusehen. Zur Erzielung möglichst kurzer Regelzeiten kann ei­ ne jeweilige stationäre Querprofilmeßvorrichtung insbesondere unmittel­ bar vor und/oder unmittelbar hinter wenigstens einem das jeweilige Querprofil beeinflussenden Aktuator oder Stellglied angeordnet sein.
Fig. 2 zeigt in rein schematischer Darstellung eine weitere Ausfüh­ rungsform einer stationären Querprofilmeßvorrichtung 14 des Meßsy­ stems 10, wobei lediglich die für einen Meßpunkt bestimmte Gruppe von Strahlungsquellen und Sensoren dargestellt ist.
Wie anhand der Fig. 2 zu erkennen ist, enthält die wieder mit einem Ge­ häuse 22 versehene stationäre Querprofilmeßvorrichtung 14 für einen je­ weiligen Meßpunkt drei optische Strahlungsquellen 18 und wenigstens einen Sensor bzw. Photoempfänger 20 Sowohl die Strahlungsquellen 18 als auch die Sensoren 20 sind jeweils an die Meß- und/oder Auswer­ teelektronik 24 angeschlossen, die wieder über wenigstens eine Leitung 26 mit einem übergeordneten System, insbesondere einem Prozeßleitsystem und/oder einer Spannungsversorgung verbunden sein kann. Im vorlie­ genden Fall ist die Meß- und/oder Auswerteelektronik 24 außerhalb des Gehäuses 22 angeordnet.
Die drei optischen Strahlungsquellen werden im vorliegenden Fall durch eine Infrarot-Leuchtdiode 18 1, eine Rot-Leuchtdiode 18 2 und eine Blau- Leuchtdiode 18 3 gebildet. Die Materialbahn 12 wird demzufolge durch drei Strahlungsquellen unterschiedlicher Wellenlängenbereiche bestrahlt.
Grundsätzlich ist es auch möglich, je Meßpunkt jeweils zwei Sensoren bzw. Photoempfänger 20 vorzusehen, die dann zweckmäßigerweise in un­ terschiedlicher Entfernung zu den Strahlungsquellen 18 anzuordnen sind.
Die Meß- und/oder Auswerteelektronik 24 steuert den zeitlichen Ablauf der Bestrahlung und Messung. Sie kann z. B. in (vgl. Fig. 1) oder auf dem Gehäuse 22 angeordnet, oder wie im vorliegenden, in einem entfernten Gehäuse untergebracht sein.
Die Meß- und/oder Auswerteelektronik 24 oder ein betreffendes überge­ ordnetes System kann grundsätzlich wenigstens ein Signal liefern, das beispielsweise für das Flächengewicht, die Feuchte, die Dicke, bestimmte Inhaltsstoffe und/oder weitere Eigenschaften der Materialbahn 12 bzw. des Belags dieser Materialbahn 12 repräsentativ ist.
Bezugszeichenliste
10
Meßsystem
12
Materialbahn
14
stationäre Querprofilmeßvorrichtung
16
Sichtfenster
16
' Sichtfenster
18
optische Strahlungsquelle/Leuchtdiode
18 1
Infrarot-Leuchtdiode
18 2
Rot-Leuchtdiode
18 3
Blau-Leuchtdiode
20
Sensor/Photoempfänger
22
Gehäuse
24
Meß- und/oder Auswerteelektronik
26
Leitung
L Bahnlaufrichtung

Claims (26)

1. Meßsystem (10) zur Messung des Querprofils bestimmter Eigen­ schaften einer Materialbahn (12) wie insbesondere einer Faserstoff­ bahn in einer Papier- und/oder Kartonmaschine oder einer Streichmaschine, gekennzeichnet durch wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) mit we­ nigstens einer Strahlungsquelle (18) zur Bestrahlung der Material­ bahn (12) in mehreren definierten unterschiedlichen Wellenlängen­ bereichen und wenigstens einem Sensor (20) zur Messung der In­ tensität einer durch die Materialbahn (12) beeinflußten Strahlung, und durch wenigsten eine Meß- und/oder Auswerteelektronik (24), wobei vorzugsweise über einen jeweiligen Sensor (20) zu einem be­ stimmten Zeitpunkt lediglich einer der definierten unterschiedlichen Wellenlängenbereiche der Strahlung erfaßt wird.
2. Meßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei in Bahnlaufrichtung (L) einen Abstand vonein­ ander aufweisende stationäre Querprofilmeßvorrichtungen (14) vor­ gesehen sind.
3. Meßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Einheit der Papier- und/oder Karton- bzw. Streichmaschine jeweils wenigstens zwei in Bahnlaufrichtung (L) ei­ nen Abstand voneinander aufweisende stationäre Querprofilmeßvor­ richtungen (14) zugeordnet sind.
4. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor und/oder unmittelbar hinter wenigstens einem das jeweilige Querprofil beeinflussenden Aktuator oder Stellglied je­ weils eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) angeordnet ist.
5. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in der Pressenpartie und/oder Trockenpartie einer Papier- und/oder Kartonmaschine jeweils wenigstens eine stationä­ re Querprofilmeßvorrichtung (14) vorgesehen ist.
6. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) in ei­ nem Bereich geschlossener Bahnführung vorgesehen ist.
7. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in der Siebpartie und/oder am Ende einer Papier- und/oder Kartonmaschine wenigstens eine stationäre Querprofil­ meßvorrichtung (14) vorgesehen ist.
8. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Filtermittel vorgesehen sind, um bestimmte Störgrößen und/oder den Einfluß wenigstens eines Aktuators bzw. Stellgliedes auf das jeweilige Querprofil herauszufiltern.
9. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (18) und/oder der Sensor (20) an wenig­ stens einen Lichtleiter angeschlossen ist.
10. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) für einen Betrieb im Nahe-Infra-Rot-Bereich (NIR) ausgelegt ist.
11. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) zur quantitativen Erfassung des Flächengewichts, der Feuchte, der Dicke, bestimmter Inhaltsstoffe und/oder weiterer Eigenschaften der Materialbahn (12) ausgelegt ist.
12. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) mit zumindest einem Sensor (20) versehen ist, um eine durch die Ma­ terialbahn (12) und/oder deren Belag hindurchgetretene Strahlung zu erfassen.
13. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) mit zumindest einem Sensor (20) versehen ist, um eine durch die Ma­ terialbahn (12) und/oder deren Belag reflektierte Strahlung zu er­ fassen.
14. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) mit zumindest einer optischen Strahlungsquelle (18) versehen ist, um die Materialbahn (12) zu bestrahlen, und wenigstens einen Pho­ toempfänger (20) umfaßt, um die Intensität der durch die Material­ bahn (12) beeinflußten optischen Strahlung zu messen.
15. Meßsystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) mit mehreren Sensoren (20) unterschiedlicher spektraler Empfindlich­ keit versehen ist, während sie vorzugsweise lediglich eine Strah­ lungsquelle (18) umfaßt, um die Materialbahn (12) zu bestrahlen.
16. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Sensor/Filter-Einheit vorgesehen ist, deren spektrale Empfindlichkeit und/oder Durchlässigkeit einstellbar ist.
17. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Leuchtdiode (18) als Strahlungsquelle vorgese­ hen ist.
18. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) mit Mitteln versehen ist, um eine durch die Materialbahn (12) beein­ flußte optische Strahlung sensorseitig spektral aufzuteilen, und ein von der aufgeteilten Strahlung beaufschlagbares Photodiodenarray mit wenigstens 16 und insbesondere 265 Sensoren (20) umfaßt.
19. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) mit mehreren Strahlungsquellen (18) unterschiedlicher Wellenlängenbe­ reiche versehen ist, um die Materialbahn (12) zu bestrahlen.
20. Meßsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und/oder Auswerteelektronik (24) Mittel umfaßt, um die Materialbahn (12) über wenigstens eine stationäre Querprofil­ meßvorrichtung (14) mit zeitlich nacheinander mittels einzelner Strahlungsquellen unterschiedlicher Wellenlängenbereiche oder/oder mittels unterschiedlicher Kombinationen von Strahlungs­ quellen zu bestrahlen.
21. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) mit wenigstens zwei in unterschiedlicher Entfernung zu den Strah­ lungsquellen (18) angeordneten Sensoren (20) versehen ist.
22. Meßsystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Strahlungsquellen (18) wenigstens einer stationären Quer­ profilmeßvorrichtung (14) jeweils zumindest ein eigener Sensor (20) oder ein eigenes Sensorpaar zugeordnet ist.
23. Meßsystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) vor­ zugsweise für jeden Meßpunkt jeweils drei optische Strahlungs­ quellen (18) und wenigstens einen Sensoren (20) umfaßt.
24. Meßsystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) vor­ zugsweise für jeden Meßpunkt wenigstens eine Infrarot-, wenigstens eine Rot- und/oder wenigstens eine Blau-Leuchtdiode (18) umfaßt.
25. Meßsystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine stationäre Querprofilmeßvorrichtung (14) mit wenigstens einer Leuchtdiode (18) versehen ist, deren Abstrahlwin­ kel in einem Bereich zwischen etwa 12° und etwa 30° liegt.
26. Meßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und/oder Auswerteelektronik (24) gleichzeitig mehre­ ren stationären Querprofilmeßvorrichtungen (14) zugeordnet ist.
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