DE3339435A1

DE3339435A1 - Farbueberwachungsgeraet fuer eine laufende materialbahn

Info

Publication number: DE3339435A1
Application number: DE19833339435
Authority: DE
Inventors: John W. Bolton Ontario Mactaggart
Original assignee: Sentrol Systems Ltd
Current assignee: Sentrol Systems Ltd
Priority date: 1982-11-01
Filing date: 1983-10-29
Publication date: 1984-05-03
Also published as: US4565444A; JPS5997021A; CA1201298A

Description

3339435 ^HOEGER- stellr£pjHt ^partner

PATENTANWÄLTE UMLANDSTRASSE, ld C D 7000 STUTTGART ι

A 45 831 b Anmelder: SENTROL SYSTEMS LTD.

k - 176 4401 Steeles Avenue West

26. Oktober 1983 Downsview, Ontario

Kanada M3N 2S4

Farbüberwachungsgerät für eine laufende Materialbahn

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Überwachen der Farbe und gegebenenfalls weiterer Parameter einer laufenden Materialbahn, mit Beleuchtungseinrichtungen auf der einen Seite der Materialbahn, mit auf derselben Siete der Materialbahn angeordneten, zugeordnete Filtereinrichtungen umfassenden Detektoreinrichtungen zum Erfassen von von der Materialbahn reflektiertem Licht und mit Auswerteeinrichtungen zum Auswerten der Ausgangssignale der Detektoreinrichtungen und zum Erzeugen von der Farbe der Materialbahn entsprechenden Farbausgangssignalen.

Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einem Gerät zum Messen und Überwachen der Farbe, der Helligkeit und der Lichtdurchlässigkeit einer laufenden Materialbahn.

Im allgemeinen arbeiten vorbekannte Geräte zum Messen und Überwachen der Farbe einer laufenden Materialbahn

A 45 831 b

k - 176 - 6 -

26. Oktober 1983

so, daß die sogenannten Grundfarben- bzw. Tristimulus-Farben-Koordinaten X, Y und Z des von einem Bereich einer laufenden Materialbahn reflektierten Lichts gemessen werden. Ein derartiges Gerät bzw. System ist in der US-PS 3 936 189 beschrieben, wo mehrere Detektoren mit speziellen integrierenden Filtern gleichzeitig die Grundfarbenwerte, die Helligkeit und die Lichtdurchlässigkeit messen. Weiterhin ist in der DE-OS 32 07 369 ein Färb-Spektrometersystem beschrieben, bei dem ein einziger Detektor in Verbindung mit einem kreisringförmigen variablen Bandpassfilter verwendet wird, welches als kontinuierlich wirkendes Farbfilter dient, um die Grundfarbenwerte zu ermitteln. Das Filter liegt dabei im Strahlengang zwischen der Materialbahn und einem Detektor und wird gedreht, um ein Detektorausgangssignal zu erzeugen, welches einer periodischen Abtastung des optischen Spektrums entspricht. Das bekannte Gerät arbeitet im allgemeinen befriedigend, gestattet jedoch keine schnelle Abtastung der Farbe, der Helligkeit und der Lichtdurchlässigkeit, da nur ein Detektor vorgesehen ist, welcher ein Ausgangssignal liefert, welches nur einem schmalen Bereich der Materialbahn, bezogen auf die Breite derselben, zugeordnet ist.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein überwachungsgerät der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß eine schnelle Messung der Farbe und gegebenenfalls

-7-

3 3 39 4

A 45 831 b

k - 176 - 7 -

26. Oktober 1983

der Helligkeit und der Lichtundurchlässigkeit ermöglicht wird, insbesondere für die Überwachung von mehrfarbigen Materialbahnen. Dabei wird gleichzeitig die Möglichkeit einer Standardisierung eines Mehrfach-Detektorsystems angestrebt.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Detektoreinrichtungen eine Anzahl vor. im Abstand voneinander quer über die Breite der Materialbahn angeordneten ersten Lichtrezeptoren umfassen, und daß die Beleuchtungseinrichtungen derart ausgebildet sind, daß mit ihrer Hilfe ein quer über die Breite der Materialbahn verlaufender streifenförmiger Bereich beleuchtbar ist.

Es ist ein wesentlicher Vorteil des Geräts gemäß der Erfindung, daß die Farbe und gegebenenfalls weitere Parameter im On-Line-Betrieb elektronisch abgetastet werden können, um beispielsweise die Papierqualität einer Papierbahn zu überwachen.

Weiterhin besteht in Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit, die Messung der Farbe, der Helligkeit und der Lichtdurchlässigkeit so durchzuführen, daß für die einzelnen Farben bzw. Frequenzen eine Korrektur hinsichtlich der Lichtdurchlässigkeit bzw. der Deckkraft oder Farbdeckfähigkeit ermöglicht wird.

A 45 831 b

k - 176 - 8 -

26. Oktober 1983

Weiterhin ist es ein Vorteil des Geräts gemäß der Erfindung, daß Messwerte über die gesamte Breite der Materialbahn erhalten werden können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen körperlichen Elemente einer bevorzugten Ausführungsform eines Geräts gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines mit einer Beleuchtungseinheit kombinierten Lichtrezeptors, wie er für die Messung der Farbe und der Helligkeit verwendet wird sowie einen Lichtrezeptor für die Messung der Lichtdurchlässigkeit;

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein kreisringförmiges variables Filter des in Fig. 1 gezeigten Teils der Geräts gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Mikroprozessor-Steuersystems zur Verwendung in Verbindung mit dem in Fig. 1 gezeigten Tei] des Geräts und

-9-

A 45 831 b

k - 176 - 9 -

26. Oktober 1983

Fig. 5 ein Flußdiagrairan eines Programms zur Steuerung des Betriebes des Steuersystems gemäß Fig. 4.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Mess- und Steuersystem 10 mit einem oberen Sensorkopf 12 und einem unteren Sensorkopf 14, die oberhalb bzw. unterhalb einer Materialbahn 16, insbesondere einer Papierbahn, angeordnet sind, welche senkrecht zur Bahnbreite und damit senkrecht zur Zeichenebene läuft.

Der obere Sensorkopf 12 umfasst eine Anzahl von halb-' kugelförmigen Reflektoren 18, die in einer Reihe angeordnet sind, welche sich über die Breite der Materialbahn 16 erstreckt und senkrecht zur Laufrichtung der Materialbahn ausgerichtet ist, derart, daß jeder Reflektor 18 einem Streifen vorgegebener Breite der Materialbahn zugeordnet ist. Mit den Reflektoren 18 sind die einen Enden von optischen Fasern 20 verbunden, die einen geringen Verlust aufweisen und am Ausgang des Sensorkopfes 12 zu einem Faserbündel 22 zusammengefasst sind. Die aus dem Faserbündel 2 2 austretende Strahlung wird im Abstand von der Materialbahn 16 mittels einer Sammellinsenoptik 24 durch eine Filterscheibe 28 hindurch gegen eine Farb-Fotodetektoranordnung 26 fokusiert.

-10-

BAD ORIGINAL

A 45 831 b

k - 176 - 10 -

26. Oktober 1983

Die Fotodetektoranordnung 26 besteht aus mehreren einzelnen Fotodetektorelementen, beispielsweise aus Silizium-Fotodioden, von denen jedes geeignet ist, die Strahlung von einer zugeordneten optischen Faser 20 zu empfangen. Da jeder Faser 20 des Faserbündels 22 ein einziger Reflektor 18 zugeordnet ist, empfängt jedes Detektorelement die Strahlung, die von einem gewissen Bereich der Materialbahn 16 reflektiert wird. Außerdem empfängt ein Detektorelement die Strahlung von einem Bezugsreflektor 19, welcher außerhalb der Bahnbreite angeordnet ist. Der Ausgang der Fotodetektoranordnung 26 ist mit einem Multiplexer 27 verbunden, mit dessen Hilfe die Ausgangssignale der einzelnen Fotodetektorelemente einem Mikroprozessorsteuersystem zuführbar sind.

Der untere Sensorkopf 14 trägt mehrere röhrenförmige optische Gehäuse 30, die längs einer Linie angeordnet sind, die .sich über die gesamte Breite der Materialbahn 16 erstreckt und senkrecht zur Laufrichtung derselben ausgerichtet ist, derart, daß jedes der Gehäuse 30 mit einem Streifen vorgegebener Breite der Materialbahn fluchtet. Mehrere optische Fasern 32 mit niedrigem Verlust übertragen die empfangene Strahlung und sind zu einem Faserbündel 34 zusammengefasst, dessen ausgangsseitiges Ende über eine Standardisierscheibe 38 auf eine Fotodetektoranordnung 36 abgebildet wird, die der Ermittlung der Lichtdurchlässigkeit der Materialbahn dient.

-11-

A 45 831 b

k - 176 - 11 -

26. Oktober 198 3

Die Fotodetektoranordnung 36 ist ebenfalls im Abstand von der Materialbahn 16 angeordnet und besteht aus mehreren einzelnen Fotodetektorelementen, beispielsweise Silizium-Fotodioden, von denen jedes dazu bestimmt ist, die Strahlung von einer einzigen optischen Faser 32 zu empfangen. Bei jeder einzelnen Faser 32 des Faserbündels 34, dem ein einziges Gehäuse 30 zugeordnet ist, empfängt jedes Detektorelement die Strahlung, die durch einen vorgegebenen Bereich der Materialbahn hindurch übertragen wurde. Außerdem empfängt ein Detektorelement der Fotodetektoranordnung 36, welches mit einem Bezugsgehäuse 31 verbunden ist, das außerhalb der Materialbahn liegt, ein Bezugssignal. Der Ausgang der Fotodetektoranordnung 36 ist mit einem Multiplexer 37 verbunden, mit dessen Hilfe die Ausgangssignale der einzelnen Fotodetektorelemente dem bereits erwähnten Mikroprozessorsteuersystem zuführbar sind.

In Fig. 2 ist ein einziger Reflektor 18 sowie ein Gehäuse 30 dargestellt. Die übrigen Reflektoren und Gehäuse sind identisch ausgebildet. Der Reflektor 18 weist zwei Fassungen 40, 40' auf, in welche Lampen 42, 42' eingesetzt sind. Die Innenseite jedes Reflektors 18 ist mit Bariumsulfat beschichtet, um eine Lichtintegration zu erreichen. Obwohl im Prinzip jede geeignete Lichtquelle verwendet werden kann, werden erfindungsgemäß ferner zwei Quarz-Jod-Lampen verwendet, die aus einer Konstantstromquelle gespeist werden. Blenden bzw. Leitbleche (nicht dargestellt) können

-12-

A 45 831 b

k - 176 - 12 -

26. Oktober 1983

verwendet werden, um innerhalb des Reflektors die richtige Verteilung des von den Lampen 42, 42' ausgehenden Lichts zu erreichen und gleichzeitig zu verhindern, daß die dem Reflektor 18 zugeordnete optische Faser Licht direkt von den Lampen 42, 42' erhalten kann. Das Licht wird über ein Quarzfenster 44 gegen einen Bereich der Materialbahn 16 abgestrahlt.

Im oberen Teil des Reflektors 18 ist eine Öffnung vorgesehen, durch die hindurch das von einem punktförmigen Bereich der Materialbahn 16 reflektierte Licht zum offenen Ende der zugehörigen optischen Faser 20 gelenkt wird. Beim Ausführungsbeispiel ist innerhalb einer rohrförmigen Verlängerung 48 des Reflektors eine Sammellinse 4 6 angeordnet, die das von dem punktföxmigen Bereich der Materialbahn 16 reflektierte Licht auf das angrenzende Ende der einen geringen Übertragungsverlust aufweisenden optischen Faser 20 fokusiert.Die optische Faser 20 leitet die empfangene Strahlung längs des· Faserbündels 20 zu der Sammellinsenoptik 24, wo das Licht fokusiert und durch die Filterscheibe 28 hindurch auf ein einziges Detektorelement der Fotodetektoranordnung 26 gerichtet wird.

Wie Fig. 3 zeigt, umfasst das Filter bzw. die Filterscheibe 28 ein Substrat 50 mit einer ein Interferenzfilter 52 bildenden Beschichtung auf seiner einen Seite. In an sich bekannter Weise wird die Dicke der Beschichtung auf dem Substrat 50 in ümfangsrichtung

-13-

A 45 831 b

k - 176 - 13 -

26. Oktober 1983

der Filterscheibe 28 variiert. Dies hat zur Folge, daß sich eine winkelmäßige Abhängigkeit der Bandmittenwellenlänge ergibt, die für die in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Sektoren des Interferenzfilters 52 gilt. Beim Ausführungsbeispiel ist die Dicke t_Q für einen Winkel von 0° am geringsten und so bemessen, daß dieser Sektor der Filterscheibe von Licht mit einer Wellenlänge von etwa 4 00 nm passiert werden kann. Für einen Winkel von 360° ist die Dicke der Beschichtung so gewählt, daß Licht mit einer Wellenlänge von etwa 800 nm passieren kann (nicht dargestellt). Zwischen diesen beiden Extremwerten der Dicke und damit der Bandpasswellenlänge erfolgt eine lineare Veränderung entsprechend dem Drehwinkel· Beispielsweise ist die Dicke

t₁Q₀ im 180 -Sektor so gewählt, daß Licht mit einer Wellenlänge von etwa 600 nm passieren kann.

Die Filterscheibe 28 ist auf der Welle 54 eines geeigneten Motors, beispielsweise eines Schrittschaltmotors 56 montiert, welcher das Filter 28 dreht, um die Wellenlänge der zu der Detektoranordnung 26 durchgelassenen Strahlung zu variieren. Dabei kann mit der Motorwelle 54 ein Winkelcodierer verbunden sein, der ein parallels digitales Ausgangssignal erzeugt, welches anzeigt, welcher Sektor der Filterscheibe 28 im Strahlengang liegt. Die Filterscheibe 28 liegt also im Strahlengang und wird gedreht, um ein Detektorausgangssignal zu erhalten, welches einer periodischen Abtastung des optischen Spektrums entspricht. Wie dies

-14-

A 45 831 b

k - 176 - 14 -

26. Oktober 1983

in einer früheren Anmeldung der Anmelderin (US-Serial No. 240 171 vom 3. März 1981) beschrieben ist, werden die Detektorausgangssignale für die verschiedenen Wellenlängen gewichtet, um die sogenannten X-, Y- und Z-Tristimulus-Werte zu erhalten bzw. die Grundfarbenwerte.

Wie Fig. 2 zeigt, ist in jedem Gehäuse 30 in der Nähe seines der Materialbahn 16 zugewandten Endes eine Sammellinse 58 angeordnet. Die Sammellinse 58 fokusiert das durch einen punktförmigen Bereich der Gewebebahn 16 hindurch übertragene Licht, welches von den Lampen 42, 42' erzeugt wird, auf das freie Ende der zugehörigen Faser 30, und zwar durch eine Filterscheibe 60 hindurch. Die optische Faser 30 leitet die empfangene Strahlung über das Faserbündel 34 und durch die Standardlsierungsfilterscheibe 38 hindurch zu der Fotodetektoranordnung 36. Die Standardisierscheibe 60 ist auf einer Welle 64 eines geeigneten Motors, beispielsweise eines Schrittschaltmotors 66, welcher die Scheibe in vorgegebenen Zeitintervallen weiterdreht, um zur Eichung der Fotodetektoranordnung einen bestimmten Scheibenbereich in dem Strahlengang zu bewegen.

Fig. 4 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Steuerung für das erfindungsgemäße Mess- und Steuersystem mit elektronischer Abtastung zur Durchführung von Färb-, Helligkeits- und Lichtdurchlässigkeitsmessungen. Die Steuerung umfasst einen Mikroprozessor 70, dem ein Schreib-Lese-Speicher 72

-15-

Ί O

J w j

Α 45 831 b

k - 176 - 15 -

26. Oktober 1983

in Form eines sogenannten scratch pad random access memory, ein Lesespeicher 74 zur Speicherung des Betriebsprogramms und eine Interrupt-Steuerung 7 6 zugeordnet sind. Der Mikroprozessor 70 steuert die Digitalisierung der empfangenen Analog-Signale mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers 78, der die Analogsignale der einzelnen Elemente der beiden Fotodetektoranordnungen 26, 36 über, einen Multiplexer 80 und einen Abtast/Halte-Verstärker 82 empfängt. Dabei kann der Multiplexer 80 durch den Mikroprozessor 70 derart gesteuert werden, daß abwechselnd die Signale von dem Farbmultiplexer 27 und von dem Lichtdurchlässigkeitsmultiplexer 37 zu dem A/D-Wandler 7 8 übertragen werden, und zwar über die jeweils zugeordneten Vorverstärker 84 bzw. 86. Nach der Umsetzung werden die digitalen Werte in einem von zwei Pufferspeichern 88 bzw. 90 unter Steuerung durch einen Unterprozessor oder eine Bus-Schaltersteuerung 92 gespeichert, wobei die Pufferspeicher als sogenannte Pufferspeicherbänke (puffer memory banks) ausgebildet sind ^Bank A; Bank B).

Der Mikroprozessor 70 überwacht und steuert außerdem die Temperatur der beiden Fotodetektoranordnungen 26, 36 mit Hilfe eines Paares von geeigneten Temperatursteuereinheiten 94 bzw. 96. Außerdem steuert und überwacht der Mikroprozessor 70 die Position des Durchlässigkeits-Standardfilters 38 mittels einer geeigneten Steuereinheit 98 sowie mit Position der Filterscheibe 28 mittels einer geeigneten Steuereinheit 100. Der

-16-

BAD ORfGiNAL

A 45 831 b

k - 176 - 16 -

26. Oktober 1983

Mikroprozessor 7 0 steht dabei mit jeder der Baugruppen der Steuerung über einen örtlichen digitalen Datenbus 102 in Verbindung.

In Fig. 5 ist das Programm für den Mikroprozessor 70 in Form eines Flußdiagramms dargestellt. Das Programm beginnt mit einem Startblock 110. Gemäß einem Block 112 wird dann zunächst bestimmt, ob über das gesamte Spektrum oder für einen speziellen, fest vorgegebenen Wellenlängenbereich Detektorausgangssignale erhalten werden. Wenn die Detektorausgangssignale für bestimmte Wellenlängen erhalten werden sollen, dann wird die Filterpositionssteuereinheit 100 abgefragt, um den gegenwärtigen Winkel der Filterscheibe 28 und damit die Wellenlänge der den Detektor erreichenden Strahlung zu bestimmen. Diese Programmschritte entsprechen den Blöcken 114 und 116. Die Steuereinheit 100 betätigt dann den Schrittschaltmotor 56, damit dieser die Filterscheibe 28 in die richtige Position dreht, so daß Strahlung mit der geforderten Wellenlänge die Detektoranordnung 26 erreicht - Block 118. Die Verstärkung der Vorverstärker 84 und 86 wird eingestellt, und die Spannung der Ausgangssignale der Detektoranordnungen 26 und 36 wird über die zugeordneten Multiplexer 27 bzw. 37 ausgelesen und in einem der Pufferspeicher 88 bzw. 90 gespeichert - Block 120. Das Programm kann dann fortgesetzt werden, um Detektorausgangssignale für eine bestimmte Wellenlänge zu erhalten, wobei in diesem Fall zum Block 120 zurückgesprungen wird. Es.

-17-

^i O η O /

j ο ο a

A 45 831 b

k - 176 - 17 -

26. Oktober 1983

besteht aber auch die Möglichkeit,zum sogenannten Spektrum-Betrieb überzugehen und das Programm gemäß Block 124 fortzusetzen - Block 122.

Im Spektrumbetrieb wird gemäß dem Programm die Energie R(i) gemessen, die von der Materialbahn 16 reflektiert wird, sowie die Energie T(i), die durch die Materialbahn 16 hindurch übertragen wird, und zwar als Ausgangsspannung der Detektoranordnungen 26 und 36 über ein Frequenzspektrum, welches hinsichtlich der erfassten Wellenlängen von etwa 4 00 nm bis etwa 800 nm reicht, wie dies durch die Filterscheibe 28 vorgegeben wird. Die Ausgangssignale der Detektoranordnungen bzw. der einzelnen Detektorelemente werden beginnend mit der niedrigsten Wellenlänge, welche durch die Filterpositionssteuereinheit 100 vorgegeben wird, gespeichert - Block 124. Anschließend wird die Filterscheibe 28 schrittweise über das Spektrum fortgeschaltet - Block 126. Die Detektorausgangssignale werden hinsichtlich der Wellenlänge in Schritten von 2 nm zwischen den Grenzwellenlängen von 400 und 800 nm gesammelt, so daß bei jeder Abtastung des Spektrums 200 Messpunkte (i = 1 bis 200) erhalten werden.

Die gemessenen Ausgangsspannungen R(i), welche Aufschluß über das Reflexionsvermögen geben, sind im wesentlichen "rohe" Spannungssignale, die gemäß der nachfolgenden Formel (1) in normierte Spannungssignale S(i) umgesetzt werden müssen:

-18-

BAD ORSGINÄL

A 45 831 b

k - 176 - 18 -

26. Oktober 1983

- RB(i)

RW(i) - RB(i) GR(i)

wobei RB(i) für das Ausgangssignal steht, welches zu einem standardisierten Zeitpunkt durch Reflexion an einem schwarzen Hintergrund erhalten wird, wobei RW(i) für das Ausgangssignal steht, welches zu einem standardisierten Zeitpunkt durch Reflexion an einer weißen Standardfläche erhalten wird, und wobei 1/GR(i) eine Normierungsfunktion ist, welche für eine Kompensation hinsichtlich der von den Lampen 42, 42' erzeugten Strahlungsspektren sorgt - Block 128.

Die normierten Ausgangsspannungen S(i) für das Reflexionsvermögen bzw. das Reflexionsspektrum werdendann benutzt, um die Tristimulus-Farbkoordinaten X, Y und Z sowie die Helligkeit BR zu berechnen, indem man die Ausgangssignale bei bestimmten Wellenlängen mit den Ausgangssignalen über den gesamten Wellenlängenbereich vergleicht. Dies geschieht unter Verwendung der folgenden Gleichungen (2) bis (5):

j) · f (χ) Cj]

f(y)Ck] f(z)Cl] f(b)[m]

(2)	X	= XX
(3)	Y	= YY
(4)	Z	= ZZ
(5)	BR	= BB

-19-

3 3 3 9 A

A 45 831 b

k - 176 - 19 -

26. Oktober 1983

wobei f(x), f(z) und f(b) Filterfunktionen sind, die den Spektralbereichen entsprechen, die den Tristimulus-Koordinaten X, Y und Z und der Helligkeit BR zugeordnet sind - Block 130. Sobald die Werte X, Y, Z und BR bestimmt sind, werden sie in geeigneter Weise angezeigt - Block 132.

Gemäß dem Programm wird anschließend die Lichtdurchlässigkeit unter Verwendung des Durchlässigkeitssignals T(η) gemäß folgender Formel (6) bestimmt:

ν 1

CO =) T(n) - TB(n) OP Γη] ^L —' η GT(n)

wobei TB(n) die Strahlung ist, die von einem Standardhintergrund übertragen wird, wobei 1/GT(n) eine Normierungsfunktion ist, die für eine Kompensation der von den Lampen 42, 42' erzeugten Strahlungspektren sorgt und wobei OP [n] eine Filterfunktion ist, die dem spektralen Bereich entspricht, für den die Lichtdurchlässigkeit bzw. der Grad der Undurchlässigkeit (opacity) bestimmt wird. Das gemäß Gleichung (6) erhaltene Ergebnis CO wird anschließend gemäß folgender Gleichung (7) normiert:

(7) OF = F(C0,C1,C2)

um den Wert für die Lichtdurchlässigkeit zu erhalten, welcher dann angezeigt wird - Blöcke 134 und 136.

-20-

BAD ORtOINAL

A 45 831 b

k - 176 - 20 -

26. Oktober 1983

Das Programm springt dann zum Block 112 zurück.

Die auf die beschriebene Weise erhaltenen Werte für X, Y und Z können direkt einem Rechner zugeführt werden, um diesen über die erhaltenen Messergebnisse zu informieren und um den Produktionsprozess in Abhängigkeit von Abweichungen der Messwerte von den Sollwerten zu steuern, wie dies in der bereits erwähnten früheren Anmeldung detailliert beschrieben ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst wird und daß mittels einer schnellen Abtastung Färb-, Helligkeits- und Lichtdurchlässigkeitswerte gewonnen werden, die eine Mehrfarben-Steuerung gestatten, wodurch die gleichzeitige Standardisierung eines Mehrfach-Detektorsystems ermöglicht wird. Das erfindungsgemäß ausgebildete Meßsystem in Form eines elektronischen Spektrometers mit Abtastung der Farbe,der Helligkeit und der Lichtdurchlässigkeit gestattet eine On-Line-Analyse der Papierqualität und eine Korrektur der Lichtdurchlässigkeit für individuelle Frequenzen bzw. Frenquenzbänder. Dabei versteht es sich, daß dem Fachmann, ausgehend von dem Ausführungsbeispiel, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.

-21-

Ί ^η ° °\

A 45 831 b

k - 176 - 21 -

26. Oktober 1983

Insbesondere wird aus der vorstehenden Beschreibung auch deutlich, daß ein Gerät zur Überwachung der Farbe einer laufenden Materialbahn durch Erfassen des von der Materialbahn reflektierten Lichts und des durch die Materialbahn hindurchgehenden Lichts gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der einen Seite der Materialbahn und über die Breite derselben eine Anzahl diskreter Lichtquellen angeordnet ist, daß auf derselben Seite der Materialbahn eine Anzahl von ersten Detektoren vorgesehen ist, um das von der Materialbahn reflektierte Licht zu erfassen, daß auf der anderen Seite der Materialbahn eine Anzahl von zweiten Detektoren angeordnet ist, um das durch die Materialbahn hindurchgehende Licht zu erfassen, und daß Auswerteeinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Detektoren zur Gewinnung eines Farbprofils der Materialbahn elektronisch abtastbar sind.

SÄD ORtGiNAL

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Gerät zum überwachen der Farbe und gegebenenfalls weiterer Parameter einer laufenden Materialbahn, mit Beleuchtungseinrichtungen auf der einen Seite der Materialbahn, mit auf derselben Seite der Materialbahn angeordneten, zugeordnete Filtereinrichtungen umfassenden Detektoreinrichtungen zum Erfassen von von der Materialbahn reflektiertem Licht und mit Auswerteeinrichtungen zum Auswerten der Ausgangssignale der Detektoreinrichtungen und zum Erzeugen von der Farbe der Materialbahn entsprechenden Farbr.usgangs£.ignalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtungen (20 bis 28, 54, 56) eine Anzahl von im Abstand voneinander quer über die Breite der Materialbahn (16) angeordneten ersten Lichtrezeptoren (20, 46, 48) umfassen und daß die Beleuchtungseinrichtungen (18, 40, 42, 44) derart ausgebildet sind, daß mit ihrer Hilfe ein quer über die Breite der Materialbahn (16) verlaufender streifen· förmiger Bereich beleuchtbar ist.

— 2 —

A 45 831 b

k - 176 - 2 -

26. Oktober 1983
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtungen eine Anzahl von im Abstand voneinander quer über die Breite der Materialbahn (16) angeordnetendiskretenLichtquellen (18, 40, 42, 44) umfassen.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2 zur Überwachung der Farbe und der Lichtdurchlässigkeit einer laufenden Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, daß als Bestandteil weitere Detektoreinrichtungen auf der den Beleuchtungseinrichtungen (18, 40, 42, 44) gegenüberliegenden Seite der Materialbahn (16) eine Anzahl von im Abstand voneinander quer über die Breite der Materialbahn angeordneten zweiten Lichtrezeptoren (30, 32, 58, 60) vorgesehen ist und daß die Auswerteeinrichtungen derart ausgebildet sind; daß mit ihrer Hilfe den Ausgangssignalen der weiteren Detektoreinrichtungen (30 bis 38, 58, 60, 64, 66) entsprechende Lichtdurchlässigkeitssignale erzeugbar sind.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtungen derart ausgebildet sind, daß mit ihrer Hilfe dem Farbprofil der Materialbahn (16) über die Breite derselben entsprechende Farbausgangssignale erzeugbar sind.

-3-

A 45 831 b"

k - 176 - 3 -

26. Oktober 1983
5. Gerät¹ nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtungen derart ausgebildet sind, daß mit ihrer Hilfe dem Lichtdurchlässigkeitsprofil der Materialbahn (16) über die Breite derselben entsprechende Lichtdurchlässigkeit sausgangssignale erzeugbar sind.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtrezeptoren (20, 46, 48; 30, 32, 58, 60) jeweils angrenzend an die zugeordnete Seite der Materialbahn (16) angeordnet und über Lichtleiteinrichtungen (22, 34) mit den im Abstand von der Materialbahn (16) montierten zugehörigen Teilen der Detektoreinrichtungen verbunden sind.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Lichtrezeptoren (20, 46, 48; 30, 32, 52, 60) über eine optische Faser (20, 32) mit den übrigen Teilen der zugehörigen Detektoreinrichtungen verbunden ist, daß die Detektoreinrichtungen jeweils eine Anordnung (26, 36) von Detektorelementen umfassen und daß die einzelnen optischen Fasern (20, 32) zwischen denrxichtrezeptoren und den zugehörigen Detektorelementen zu einem Faserbündel (22, 34) zusammengefasst sind.

A 45 831 b

k - 176 - 4 -

26. Oktober 1983
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem auslaßseitigen Ende des Faserbündels (22), welches den ersten Lichtrezeptoren (20, 46, 48) auf der beleuchteten Seite der Materialbahn (16) zugeordnet ist und der zugehörigen Anordnung (26) von Detektorelementen ein kontinuierlich wirkendes Farbfilter (28) vorgesehen ist.
9. Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Lichtrezeptor jeweils ein Detektorelement individuell zugeordnet ist.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtrezeptoren (20, 46, 48; 30, 32, 58, 60) auf beiden Seiten der laufenden Materialbahn (16) jeweils längs einer quer, insbesondere senkrecht zu der Materialbahn (16) verlaufenden Linie angeordnet sind.
11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Überwachung der Farbe, der Helligkeit und der Lichtdurchlässigkeit einer laufenden Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lichtrezeptor (19) vorgesehen ist, der außerhalb der Materialbahn (16) angeordnet ist und mit dessen Hilfe ein Helligkeits-Referenzsignal erzeugbar ist.

-5-