DE3148455A1

DE3148455A1 - Radiometric measuring device for the thickness of coatings on metal strips

Info

Publication number: DE3148455A1
Application number: DE19813148455
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Spitzbarth
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1981-12-08
Filing date: 1981-12-08
Publication date: 1983-06-16
Also published as: ZA82244B; DE3148455C2

Abstract

The measurement error caused by fluttering of the web of material to be measured is compensated in the present invention in the following way: A comparison of the actual separation value and the desired separation value is undertaken in an addition stage (3). The result of the comparison is rectified. After the rectification, the formation of a temporal mean of the rectified half-waves is performed. This mean is then evaluated in a further stage (12) using a parabolic function, and is finally recombined as correcting quantity in a second addition stage with the actual value, supplied by the radiometric measuring device, for a coating thickness control system.

Description

Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf eine radiometrische Meßeinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruches.The invention relates to a radiometric measuring device according to the preamble of the claim.

Aus der deutschen Patentschrift Nr. 23 45 157 ist hierzu bekannt, mit einem Abstandsmesser Abstandsänderungen zwischen der radiometrischen Meßeinrichtung und dem Meßgut zu messen. Der erhaltene Meßwert wird einer Nachführeinrichtung zugeführt, welche die radiometrische Meßeinrichtung immer an den Ort maximaler Empfindlichkeit nachführt, der durch den bekannten parabolischen Zusammenhang zwischen der Empfindlichkeit der Meßeinrichtung und dem Abstand zum Meßgut gegeben ist. Der Schichtdicken-Meßwert, welcher als Istwert einer Regelanlage für die Beschichtung des Metallbandes zugeführt wird, ist demgemäß kompensiert hinsichtlich langsam ablaufender Abstandsänderungen, welche infolge der Massenträgheit des Nachführ-Systems gerade noch ausgeregelt werden können. From the German Patent No. 23 45 157 it is known for this purpose, with a distance meter, changes in distance between the radiometric measuring device and to measure the material to be measured. The measured value obtained is fed to a tracking device, which the radiometric measuring device always to the place of maximum sensitivity tracked by the well-known parabolic relationship between the sensitivity the measuring device and the distance to the material to be measured is given. The layer thickness measured value, which is fed as an actual value to a control system for the coating of the metal strip is accordingly compensated for slowly occurring changes in distance, which are just regulated due to the inertia of the tracking system can.

In der Praxis treten jedoch im beträchtlichen Maße relativ schnelle Abstandsänderungen zwischen Meßgut und Meßeinrichtung auf, welche nachfolgend als Flattern bezeichnet werden. Durch dieses Flattern bewirkte Fehler des gemessenen Schichtdicken-Istwertes bleiben bei der bekannten Einrichtung infolge der Trägheit des Nachführ-Systems unberücksichtigt. In practice, however, relatively rapid occurrences occur to a considerable extent Changes in distance between the material to be measured and the measuring device, which are hereinafter referred to as Be called flutter. Errors in the measured value caused by this flutter Actual layer thickness values remain with the known device due to the inertia of the tracking system are not taken into account.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Meßeinrichtung der geschilderten Art anzugeben, bei welcher der Schichtdicken-Istwert keinen durch das Flattern bedingten Fehler aufweist und bei welcher auch Abstands fehler erfaßt werden, die durch die unvermeidbaren Ungenauigkeiten des Stellantriebes der Nachführeinrichtung entstehen. Dadurch wird eine höhere Meßgenauigkeit als bei bekannten Einrichtungen erzielt. It is the object of the invention to provide a measuring device of the type described Specify the type for which the actual value of the layer thickness is not caused by the flutter Has errors and in which distance errors are detected by the unavoidable inaccuracies of the actuator of the tracking device arise. As a result, a higher measurement accuracy than with known devices is achieved.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die mittel, welche im Kennzeichen des Patentanspruches angegeben sind. The solution to this problem takes place through the means, which in the license plate of the claim are specified.

Wie ersichtlich, erfolgt die Lösung auf rein elektronischem Wege.As can be seen, the solution is purely electronic.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen: Figur 1 ein Wirklinienbild einer Meßeinrichtung nach der Erfindung, Figur 2 eine graphische Erläuterung zur Arbeitsweise dieser Meßeinrichtung. The invention is explained below with reference to the drawing, which illustrates an embodiment of the invention. The figures show: FIG. 1 an action line diagram a measuring device according to the invention, Figure 2 is a graphic explanation for How this measuring device works.

Gemäß Figur 1 werden die Meßwerte des Abstandsmessers 1 und eines Sollwertgebers 2 einer Additionsstelle 3 zugeführt. Dort wird der Vergleich zwischen Abstands-Istwert und Abstands-Sollwert durchgeführt. According to Figure 1, the measured values of the distance meter 1 and one Setpoint generator 2 is supplied to an addition point 3. There the comparison between Distance actual value and distance setpoint carried out.

Der sich bei diesem Vergleich ergebende Wert wird sodann einem Gleichrichter 4 zugeführt. Wie weiter unten ausgeführt, ist bei der Erfindung die Erzeugung eines richtungsabhängigen Signals entbehrlich. Am Ausgang des Gleichrichters 4 stehen mithin vom Flattern hervorgerufene Halbwellen einer einzigen, beispielsweise positiven Polarität an. The value resulting from this comparison is then sent to a rectifier 4 supplied. As explained below, the invention is the generation of a direction-dependent signal dispensable. Stand at the output of rectifier 4 consequently caused by the flutter half-waves of a single, for example positive Polarity on.

Beim Ausführungsbeispiel werden die Amplituden dieser Halbwellen impulsmäßig abgefragt. Hierzu dienen die Stufen 5 und 6. In der Stufe 5 wird eine Folge von Abfrageimpulsen erzeugt. Diese steuern den steuerbaren Schalter 6. Letzterer gibt daher an seinem Ausgang ein Spektrum von Mcßimpulsen ab, deren einzelne Amplituden ein getreues Abbild der Beträge der Halbwellen sind, welche vom Abstandsmesser 1 infolge des Flatterns abgegeben werden. In the exemplary embodiment, the amplitudes of these half-waves queried impulsively. Levels 5 and 6 are used for this purpose. In level 5, a Sequence of interrogation pulses generated. These control the controllable switch 6. The latter therefore emits a spectrum of measuring pulses at its output, their individual amplitudes are a true representation of the amounts of the half-waves, which are measured by the distance meter 1 as a result of the flutter.

Auf den Schalter 6 folgt ein Integrierglied 7. In ihm wird ständig die Summe der Beträge der einzelnen Meßimpulse vom Schalter 6 gebildet. The switch 6 is followed by an integrating element 7. In it is constantly the sum of the amounts of the individual measuring pulses from switch 6 is formed.

Mit 8 ist ein Taktgeber veranschaulicht, dessen Taktfolge der minimalen Stellzeit der Nachführeinrichtung für die radiometrische Meßeinrichtung entspricht. Dieser Taktgeber steuert einen zweiten Schalter, 9. Und zwar so, daß von der in der Integrierstufe 7 gebildeten Summe für eine bestimmte Zeit ein Durchgang zur Stufe 10 freigegeben wird. Letztere erhält über den Zähler 11 ein Bezugspotential. With 8 a clock is illustrated, the clock sequence of which is the minimum Adjustment time of the tracking device for the radiometric measuring device corresponds. This clock controls a second switch, 9. In such a way that the in the integrating stage 7 sum formed for a certain time a passage to Level 10 is released. The latter receives a reference potential via the counter 11.

Dieses ist ein unmittelbares Abbild der vom Impulsgenerator 5 erzeugten Abfrageimpulse. Unabhängig von der öffnungsdauer des Schalters 9 wird demgemäß in der Stufe 10 ein zeitlicher Mittelwert des in der Integrierstufe 7 erzeugten Summenwertes der abgefragten Werte erzeugt. Der Taktgeber 8 bestimmt mithin Anfang und Ende der Integrationszeit.This is a direct image of that generated by the pulse generator 5 Interrogation pulses. Regardless of the opening time of the switch 9 is accordingly in of stage 10, a time average of the sum value generated in integrating stage 7 generated the queried values. The clock 8 therefore determines the beginning and end of the Integration time.

Die Stufe 12 bewertet den so ermittelten Meßwert nach einer parabolischen Funktion. Dies erfolgt zur Berücksichtigung des Zusammenhanges zwischen der Änderung des Abstandes Meßgut - Meßeinrichtung und der Empfindlichkeitdieser Meßeinrichtung. Dieser Zusammenhang ist bekannterweise parabolisch und verläuft im wesentlichen symmetrisch zu den beiden Seiten eines Sollwertes, welcher das Maximum der Empfindlichkeit der Meßeinrichtung ergibt. Infolge dieser Symmetrie genügt es für die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung, daß die vom Schalter 6 gelieferten Abfrageergebnisse nur eine Richtung haben. Dies erleichtert den konkreten Aufbau einer Meßeinrichtung nach der Erfindung erheblich. Stage 12 evaluates the measured value determined in this way according to a parabolic Function. This is done to take into account the relationship between the change of the distance to be measured - measuring device and the sensitivity of this measuring device. This relationship is known to be parabolic and essentially runs symmetrical on both sides of a setpoint, which is the maximum of the sensitivity the measuring device results. As a result of this symmetry, it is sufficient for the working method the device according to the invention that the query results supplied by the switch 6 have only one direction. This facilitates the actual construction of a measuring device according to the invention considerably.

Der von der Stufe 12 abgegebene Meßwert ist mithin ein getreues Abbild des infolge des Flatterns erzeugten ^5eßfehlers. Dieser Meßwert wird nun dem einen Eingang einer Additionsstelle 13 zugeführt. Deren anderer Eingang wird unmittelbar über die Verbindung 14 von einer Tstwert-Größe beaufschlagt, welche der Dicke der Beschichtung entspricht, welche von der radiometrischen Meßeinrichtung ermittelt worden ist und auch bereits hinsichtlich langsamer Änderungen in der eingangs skizzierten Weise durch Nachführung dieser Meßeinrichtung korrigiert ist. The measured value output by stage 12 is therefore a true copy the measuring error generated as a result of the flutter. This measured value is now the one The input of an addition point 13 is supplied. Their other entrance is immediate applied via the connection 14 of a Tstwert-size, which is the thickness of the Coating corresponds to which is determined by the radiometric measuring device has been and already with regard to slow changes in the initially outlined Way is corrected by tracking this measuring device.

Mit 15 ist eine Verbindung zu einer Regeleinrichtung für die Regelung der Beschichtungsdicke angedeutet. With 15 is a connection to a control device for the regulation the coating thickness indicated.

Diese Regeleinrichtung und ihr Stellglied können an sich von beliebiger und bekannter Art sein, weil sie als solche nicht zur vorliegenden Erfindung gehören. ber die Verbindung 15 wird dieser Regeleinrichtung demgemäß eine Istwert-Größe zugeführt, die sowohl mechanisch hinsichtlich langsamer Abstands-Änderungen als auch durch das Flattern bedingter schneller Abstands-Änderungen elektrisch berichtigt ist.This control device and its actuator can be of any and of a known type because they do not belong to the present invention as such. An actual value variable is accordingly fed to this control device via connection 15, both mechanically in terms of slow distance changes and through the flutter of conditioned rapid distance changes is electrically corrected.

In Figur 2 werden die vorstehend geschilderten Verhältnisse in Diagrammen weiter erläutert. In FIG. 2, the relationships described above are shown in diagrams further explained.

Das Diagramm 16 zeigt den zeitlichen Verlauf der durch das Flattern bedingten und mit dem Abstandsmesser 1 erfaßten Abstands-Dleßwerte nach einem Vergleich mit dem Sollwert aus Stufe 2 in der Additionsstufe 3. The diagram 16 shows the time course of the fluttering conditional and with the distance meter 1 detected distance Dleßwerte after a comparison with the setpoint from level 2 in addition level 3.

Das Diagramm 17 zeigt die Halbwellen aus dem Diagramm 16 nach ihrer Gleichrichtung im Gleichrichter 4. The diagram 17 shows the half waves from the diagram 16 after their Rectification in the rectifier 4.

Das Diagramm 18 deutet die Folge der in der Stufe 5 erzeugten Abfrageimpulse an. Wie ersichtlich, ist deren zeitlicher Abstand sehr klein im Verhältnis zur Länge einer der Halbwellen aus dem Diagramm 17. Diagram 18 shows the sequence of the interrogation pulses generated in stage 5 at. As can be seen, their time interval is very small in relation to the length one of the half waves from diagram 17.

Das Diagramm 19 zeigt die abgefragten Werte der Halbwellen aus dem Diagramm 17. Wie ersichtlich, stellen diese Werte hinsichtlich ihrer Amplitude ein getreues Abbild der Kurvenzüge aus dem Diagramm 17 dar. Diagram 19 shows the queried values of the half-waves from the Diagram 17. As can be seen, these values adjust with regard to their amplitude represents a true representation of the curves from diagram 17.

Im Diagramm 20 sind die Zeittakte des Taktgebers 8 eingezeichnet. The time cycles of the clock generator 8 are shown in diagram 20.

Das Diagramm 21 zeigt den am Ausgang der Stufe 10 stehenden zeitlichen Mittelwert des in der Integrierstufe 7 erzeugten Summenwertes der abgefragten Werte aus dem Diagramm 19. Wie ersichtlich, ist der linke Wert größer als der rechte. Diagram 21 shows the time at the output of stage 10 Average value of the total value of the queried values generated in the integration stage 7 from diagram 19. As can be seen, the left value is greater than the right.

Mit 12 ist schematisiert die Bewertung der Werte 10 nach einer parabolischen Funktion angedeutet. Es werden hierdurch die gemäß dieser Funktion berichtigten Werte 22 und 23 erhalten. Letztere sind im Diagramm 24 zeitgerecht eingezeichnet. Die Werte 22 und 23 werden (vgl. Fig. 1) der Additionsstelle 13 zugeführt und dienen zur Berichtigung des Istwertes 14 für die Beschichtungsdicke. The evaluation of the values 10 according to a parabolic is schematized at 12 Function indicated. As a result, the data are corrected in accordance with this function Values 22 and 23 obtained. The latter are shown in time in diagram 24. The values 22 and 23 (cf. FIG. 1) are fed to the addition point 13 and are used to correct the actual value 14 for the coating thickness.

Der zeitliche Abstand t der einzelnen Abfrageim-0 pulse vom Impulsgenerator 5 soll klein sein gegenüber der mittleren zeitlichen Dauer einer Halbwelle der durch das Flattern bedingten Abstands-Änderung, und sehr viel kleiner sein als die minimale Stellzeit der Nachführeinrichtung für die radiometrische Meßeinrichtung. In der Praxis hat sich eine Zeitdauer zwischen zwei Abfrageimpulsen von 10 bis 100 Millisekunden als optimal herausgestellt.The time interval t between the individual query pulses from the pulse generator 5 should be small compared to the mean duration of a half-wave of the the flutter-related distance change, and be much smaller than the minimum Adjustment time of the tracking device for the radiometric measuring device. In the In practice, there is a time period between two interrogation pulses of 10 to 100 milliseconds turned out to be optimal.

Die öffnungszeit T des Schalters 9 hängt im wesentlichen von der maximalen Stellgeschwindigkeit der Nachführeinrichtung für die radiometrische Meßeinrichtung ab. Sie liegt bei praktischen Ausführungen zwischen 0,5 und 1 Sekunde. The opening time T of the switch 9 depends essentially on the maximum adjustment speed of the tracking device for the radiometric measuring device away. In practical versions, it is between 0.5 and 1 second.

Als Abstandsmesser 1 kann selbstverständlich jener Abstandsmesser verwendet werden, welcher auch die Susgangsgröße für die Nachführung der radiometrischen Meßeinrichtung abgibt. Voraussetzung ist nur, daß dieser Abstandsmesser in der Lage ist, auch durch das Flattern bewirkte schnelle Signale abzugeben. Ein induktiv arbeitender Abstandsmesser ist beispielsweise hierfür geeignet. The distance meter 1 can of course be that distance meter can be used, which is also the input variable for tracking the radiometric Measuring device emits. The only requirement is that this distance meter is capable is to also emit rapid signals caused by the flutter. An inductive one Distance meter is suitable for this, for example.

Das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 zeigt eine digital arbeitende Einrichtung. Selbstverständlich kann die M.eßwertverarbeitung auch mit rein analogen Mitteln erfolgen, wobei auf die Teile 5, 6, 10 und 11 verzichtet erden und die Bildung des zeitlichen Mittelwertes beispielsweise über ein RC-Glied erfolgen kann. Die Bewertung in der Stufe 12 kann in beiden Fällen durch einen Funktionsbaustein oder durch elektrisches Abfragen von Tabellenwerten erfolgen. The embodiment in Fig. 1 shows a digitally operating device. Of course, the measured value processing can also be done with purely analog means take place, with the parts 5, 6, 10 and 11 omitted and the formation of the temporal mean value can take place, for example, via an RC element. The review In stage 12, in both cases, a function module or an electrical Queries of table values are carried out.

Claims

Radiometric measuring device for the thickness of coatings Metal strips. Claim radiometric measuring device for outputting an actual value signal for a control device for the thickness of coatings on metal strips, in which with a distance meter the changes in distance between radiometric measuring devices and the material to be measured are measured and the measured value is fed to a tracking device, which the radiometric measuring device to the place of maximum sensitivity tracked, characterized in that the output signal of the distance meter (1) compared with a nominal value (2) and the comparison result in a rectifier (4) is rectified that afterwards in an integrating element (7) together with a timer (8, 9) the mean distance error from the sum of the amounts of the difference from the actual distance to setpoint distance is determined and that the signal thus obtained after electrical Evaluation (12) by the parabolic relationship between distance error and resulting measurement error is merged (13) with the actual value (14) for the Control device for the layer thickness.