DE3148455C2

DE3148455C2 - Radiometric measuring device for the thickness of coatings on metal strips

Info

Publication number: DE3148455C2
Application number: DE3148455A
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: 1986-06-05
Also published as: ZA82244B; DE3148455A1

Abstract

Der durch das Flattern der Meßgutbahn bedingte Meßfehler wird in der vorliegenden Erfindung folgendermaßen kompensiert: In einer Additionsstufe (3) wird ein Vergleich des Abstand-Istwertes mit einem Abstand-Sollwert vorgenommen. Das Vergleichsergebnis wird gleichgerichtet. Nach der Gleichrichtung erfolgt die Bildung eines zeitlichen Mittelwertes der gleichgerichteten Halbwellen. Dieser Mittelwert wird sodann in einer weiteren Stufe (12) nach einer parabolischen Funktion bewertet und schließlich als Korrekturgröße in einer zweiten Additionsstufe mit dem von der radiometrischen Meßeinrichtung gelieferten Istwert für eine Beschichtungsdicken-Regel anlage zusammengeführt.The measurement error caused by the fluttering of the web of material to be measured is compensated as follows in the present invention: In an addition stage (3), the actual distance value is compared with a nominal distance value. The comparison result is rectified. After the rectification, a time average value of the rectified half-waves is formed. This mean value is then evaluated in a further stage (12) according to a parabolic function and finally combined as a correction variable in a second addition stage with the actual value supplied by the radiometric measuring device for a coating thickness control system.

Description

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Mittel, welche im Kennzeichen des Patentanspruches angegeben sind. Wie ersichtlich, erfolgt jie Lösung auf rein elektronischem Wege.This object is achieved by the means which are specified in the characterizing part of the patent claim are. As can be seen, the solution is purely electronic.

Die Korrektur eines gemessenen Oicken-Meßwertes durch einen weiteren Meßwert ist an sich nicht neu. Aus der Zeitsehriii »Kerntechnik,« 1953, H. 10, S. 415, linke Spalte, Abs. 2, ist eine Kaskadenregelung bekannt, bei der mit einer Meßstelle hinter der Naßpartie einer Papier-Erzeugungsmaschine die Stoffzufuhr geregelt wird und mit dem Meßwert einer zweiten Meßstelle der Sollwert für die erste Meßstelle automatisch korrigiert wird. Dadurch soll die Totzeit der Regelung wesentlich verkürzt werden.The correction of a measured Oicken reading a further measured value is in itself not new. From the Zeitsehriii "Kerntechnik," 1953, no. 10, p. 415, left Column, Paragraph 2, a cascade control is known in which with a measuring point behind the wet end of a paper making machine the supply of material is regulated and the nominal value for the first measuring point is automatically corrected with the measured value of a second measuring point. This is intended to significantly shorten the dead time of the regulation.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 29 13 879 ist ein Verfahren zur Regelung der Dicke von bewegten Meßgutbahnen bekannt, bei dem nahe hinter der Fertigungsstation radiometrisch ein erster Meßwert gewonnen wird, stromabwärts opto-elektronisch ein zweiter Meßwert gewonnen wird, in einer Vergleichsstufe der Meßwert der radiometrischen Meßeinrichtung durch den opto-elektronischen Meßwert korrigiert wird und das Ergebnis zur Regelung der Fertigungsstation herangezogen wird. Dadurch soll unter Vermeidung der strukturbedingten Nachteile der einzelnen Meßeinrichtungen besonders hohe Meßgenauigkeit erzielt werden.From the German Offenlegungsschrift 29 13 879 is a method for controlling the thickness of moving Material tracks known in which a first measured value is obtained radiometrically close behind the production station is, downstream opto-electronically a second measured value is obtained in a comparison stage of the The measured value of the radiometric measuring device is corrected by the opto-electronic measured value and the result is used to control the production station. This is intended to avoid the structure-related disadvantages of the individual measuring devices, particularly high measuring accuracy can be achieved.

Bei beiden vorgenannten, bekannten Einrichtungen handelt es sich um die Korrektur eines Dicken-Meßwertes mit einem anderen Dickenmeßwert. Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um die Beeinflussung des Dickenmeßwertes mit einer artfremden Größe, nämlich mit einem Meßwert, der von dem Abstand eines Meßkopfes zu einem Meßgutband abhängt.Both of the aforementioned, known devices are concerned with the correction of a measured thickness value with a different thickness reading. In contrast, the invention is about influencing of the thickness measured value with a foreign size, namely with a measured value that is from the distance of a Depends measuring head to a test material tape.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing, which shows an embodiment of the invention illustrated. It shows

Fig. 1 ein Wirklinienbild einer Meßeinrichtung nach der Erfindung,Fig. 1 shows an action line diagram of a measuring device according to the invention,

F i g. 2 eine graphische Erläuterung zur ArbeitsweiseF i g. 2 a graphic explanation of the mode of operation

dieser Meßeinrichtung.this measuring device.

Gemäß Fig. I 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. Der sich bei diesem Vergleich ergebende Wert wird sodann einem Gleichrichter 4 zugeführt. Wie weiter unten ausgeführt, ist bei der Erfindung die Erzeu.roing eines richtungsabhängigen Signals entbehrlich. Am Ausgang des Gleichrichters 4 stehen mithin vom Flattern hervorgerufene Halbwellen einer einzigen, beispielsweise positiven Polarität an.According to FIG. I, the measured values of the distance meter 1 and a setpoint generator 2 are supplied to an addition point 3. There the comparison between Distance actual value and distance setpoint carried out. The value resulting from this comparison is then fed to a rectifier 4. As below executed, the Erzeu.roing is one in the invention direction-dependent signal dispensable. At the output of the rectifier 4 there is consequently a flutter caused half waves of a single, for example positive polarity.

Beim Ausführungsbeispiel werden die Amplituden dieser Halbwellen impulsmäßig abgefragt Hierzu dienen die Stufen 5 und 6. In der Stufe 5 wird eine Folge von Anfrageimpulsen erzeugt. Diese steuern den steuerbaren Schalter 6. Letzterer gibt daher an seinem Ausgang ein Spektrum von Meßimpulsen ab, deren einzelne Amplituden ein getreues Abbild der Beträge der HaIbwellen sind, welche vom Abstandsmesser 1 infolge des Flatterns abgegeben werden.In the exemplary embodiment, the amplitudes of these half-waves are queried in pulses. This is used stages 5 and 6. In stage 5, a sequence of inquiry pulses is generated. These control the controllable Switch 6. The latter therefore emits a spectrum of measuring pulses at its output, the individual Amplitudes are a true reflection of the amounts of the half waves, which are generated 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 gebildetThe switch 6 is followed by an integrator 7. In it, the sum of the amounts of the individual is constantly Measurement pulses formed by switch 6

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. 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 iniegrierstufe 7 erzeugten Summenwertes der abgefragten Werte erzeugt. Der Taktgeber 8 bestimmt mithin Anfang und Ende der integrationszeit Die Stufe 12 bewertet den so ennittelten Meßwert nach einer parabolischen Funktion. Dies erfolgt zur Berücksichtigung des Zusammenhanges zwischen der Änderung des Abstandes Meßgut — Meßeinrichtung und der Empfindlichkeit dieser 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.A clock generator is illustrated with 8, the clock sequence of which is the minimum actuating time of the tracking device for the radiometric measuring device. This clock controls a second switch, 9. And so that from the sum formed in the integrating stage 7 a passage to the stage for a certain time 10 is released. The latter receives a reference potential via the counter 11. This is an immediate image the interrogation pulses generated by the pulse generator 5. Regardless of how long the switch is open 9 accordingly, in step 10, a temporal mean value of the sum value generated in the integrating step 7 becomes generated the queried values. The clock generator 8 therefore determines the beginning and end of the integration time Stage 12 evaluates the measured value thus averaged according to a parabolic function. This is done for consideration the relationship between the change in the distance to be measured - measuring device and the sensitivity of this measuring device. This relationship is known to be parabolic and runs essentially symmetrical about the two sides of a set point, which is the maximum of the sensitivity the measuring device results. As a result of this symmetry, it is sufficient for the method of operation of the invention Means that the query results supplied by the switch 6 have only one direction. This makes it easier the specific structure 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 Meßfehlers. Dieser Meßwert wird nun dem einen Eingang einer Additionsstelle 13 zugeführt. Deren anderer Eingang wird unmittelbar über die Verbindung 14 von einer Istwert-Größe beaufschlagt, welche der Dicke der Beschichtung entspricht, welche von der radiometrisehen Meßeinrichtung ermittelt worden ist und auch bereits hinsichtlich langsamer Änderungen in der eingangs skizzierten Weise durch Nachführung dieser Meßeinrichtung korrigiert ist.
Mit 15 ist eine Verbindung zu einer Regeleinrichtung für die Regelung der Beschichtungsdicke angedeutet. Diese Regeleinrichtung und ihr Stellglied können an sich von beliebiger und bekannter Art sein, weil sie als solche nicht zur vorliegenden Erfindung gehören. ÜberThe measured value output by stage 12 is therefore a true image of the measurement error generated as a result of the flutter. This measured value is now fed to one input of an addition point 13. Its other input is acted upon directly via connection 14 by an actual value which corresponds to the thickness of the coating which has been determined by the radiometric measuring device and which has already been corrected for slow changes in the manner outlined above by tracking this measuring device.
A connection to a regulating device for regulating the coating thickness is indicated by 15. This control device and its actuator can be of any desired and known type because they do not belong to the present invention as such. Above

die Verbindung 15 wird dieser Regeleinrichtung demgemäß eine Istwert-Größe zugeführt, die sowohl mechanisch hinsichtlich langsamer Abstands-Anderungen als auch durch das Flattern bedingter schneller Abstands-Anderungen elektrisch berichtigt ist.the connection 15 becomes this control device accordingly an actual value variable supplied, both mechanically with regard to slow changes in distance than is also electrically corrected by the fluttering caused by rapid changes in distance.

In F i g. 2 werden die vorstehend geschilderten Verhältnisse in Diagrammen weiter erläutert.In Fig. 2, the relationships described above are further explained in diagrams.

Das Diagramm 16 zeigt den zeitlichen Verlauf der durch das Flattern bedingten und mit dem Abstandsmesser 1 erfaßten Abstands-Meßwerte nach einem Vergleich mit dem Sollwert aus Stufe 2 in der Additionsstufc3. The diagram 16 shows the time course of the caused by the flutter and with the distance meter 1 recorded distance measured values after a comparison with the nominal value from stage 2 in addition stage 3.

Das Diagramm 17 zeigt die Halbwellen aus dem Diagramm 16 nach ihrer Gleichrichtung im Gleichrichter 4.Diagram 17 shows the half-waves from diagram 16 after they have been rectified in 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 indicates the sequence of the interrogation pulses generated in stage 5. As can be seen, theirs is The time interval is very small in relation to the length of one of the half-waves from diagram 17.

Das Diagramm 19 zeigt die abgefragten Werte der HalbweJlen aus dem Diagramm 17. Wie ersichtlich, stellen diese Werte hinsichtlich ihrer Amplitude e^;n getreues Abbild der Kurvenzüge aus dem Diagramm 17 dar.Diagram 19 shows the queried values of the half-waves from diagram 17. As can be seen, these values represent their amplitude e ^; n represents a true representation of the curves from diagram 17.

Im Diagramm 20 sind die Zeittakte des Taktgebers 8 eingezeichnetThe 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 mean value of the at the output of stage 10 in the integration stage 7 generated sum value of the queried values from diagram 19. As can be seen, the one on the left is Value 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 Bv.-schichtungsdicke. The evaluation of the values 10 according to a parabolic function is indicated schematically at 12. It will this gives the values 22 and 23 corrected according to this function. The latter are in the diagram 24 drawn in at the right time The values 22 and 23 are fed to the addition point 13 (see FIG. 1) and serve to correct the actual value 14 for the Bv. layer thickness.

Der zeitliche Abstand so der einzelnen Abfrageimpulse 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.The time interval between the individual query pulses from the pulse generator 5 should be small compared to the mean time duration of a half-wave of the change in distance caused by the flutter, and be much smaller than the minimum adjustment time of the tracking device for the radiometric measuring device.

ίο In der Praxis hat sich eine Zeitdauer zwischen zwei Abfrageimpulsen von 10 bis 100 Millisekunden als optimal herausgestelltίο In practice there has been a period of time between two Interrogation pulses of 10 to 100 milliseconds turned out to be optimal

Die Öffnungszeit Tdes 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 essentially depends of 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 Abstandsmvisser verwendet werden, welcher auch die Ausgangsgröße für die Nachführu:^ 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 geeignetAs a distance meter 1, that distance meter can of course be used, which also the Output variable for the tracking: ^ the radiometric Measuring device emits. The only requirement is that this distance meter is also able to go through the flutter caused rapid signals to be emitted. An inductively working distance meter is for example suitable for this

Das Ausführungsbeispiel in F i g. 1 zeigt eine digital arbeitende Einrichtung. Selbstverständlich kann die Meßwertverarbeitung auch mit rein analogen Mitteln erfolgen, wobei auf die Teile 5, 6, 10 und il verzichtet werden und die Bildung des zeitlichen Mittelwertes beispielsweise über ein RC-GYied 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 processing of the measured values can also take place with purely analog means, parts 5, 6, 10 and II being dispensed with and the formation of the time average value can be carried out, for example, via an RC-Gied. In both cases, the evaluation in stage 12 can be carried out using a function module or by electrically querying table values.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

Radiometric measuring device for the output of a thickness actual value signal for a control device the thickness of coatings on metal strips, in which the distance changes using a distance meter are measured between the radiometric measuring device and the material to be measured and the measured value is fed to a tracking device, which tracks the radiometric measuring device to the location of maximum sensitivity, thereby characterized in that, in addition, the output signal of the distance meter (1) with a Distance setpoint (2) compared and the comparison result rectified in a rectifier (4) is that afterwards in an integrating element (7) together with time switching element (8, 9) the mean distance error is determined from the sum of the amounts of the difference between the actual distance? tjSolI distance and that the signal obtained in this way after electrical evaluation (12) through the parabolic relationship between Distance error and the resulting thickness measurement error is merged (13) with the actual value (14) for regulating the layer thickness.