DE3431764A1

DE3431764A1 - Method and apparatus for the rapid measurement of the thickness of a film

Info

Publication number: DE3431764A1
Application number: DE19843431764
Authority: DE
Inventors: Holger Birkeroed Buhl
Original assignee: BUHL AUTOMATIC
Current assignee: BUHL AUTOMATIC
Priority date: 1983-09-14
Filing date: 1984-08-29
Publication date: 1985-04-04
Also published as: DK418083D0; DK149668B; DK418083A

Abstract

In the production of film, there is a problem in ensuring a uniform thickness of the film. In order to be able to adjust the film production apparatus, it is important to obtain operationally reliable measurements of the thickness at relatively short intervals. The film thickness is measured by directing a beta -radiation source (11), such as a 10 mCi Sr-90, against the film (64) and by measuring the reflected radiation using a scintillation detector (12). The signal from the detector is integrated at a given interval and the integration value is a measure of the film thickness. Such a measurement has considerable uncertainty. The shorter the interval, the greater the uncertainty. Since both rapid and operationally reliable measurements are required, two integration intervals of different length are used, a relatively short interval and a relatively long interval (14, 15). The first interval provides a large number of measurements which have a high uncertainty. The second interval ensures more accurate results. The measurement results are assessed and compared in a microcomputer (16), the slow but operationally reliable measurements being used for correction of the rapid measurements which are operationally reliable. <IMAGE>

Description

Verfahren und Gerät zum schnellen Method and device for rapid

Messen der Dicke einer Folie Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Meßgerät zum Bestimmen der Dicke einer Folie. Measuring the Thickness of a Foil The invention relates to a method and a measuring device for determining the thickness of a film.

Mehrere Geräte zum Bestimmen der Dicke einer Folie sind bekannt. Aus DE-OS Nr. 2.157.570 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Folie von einer ersten Vorratsrolle auf eine zweite Vorratsrolle umgespult wird, wobei man während des Umspulens die Umdrehungen beispielsweise dadurch zählt, dap eine Impulsscheibe 100 oder 1.000 Impulse für jede Umdrehung aussendet, und dap man danach auf Basis von M.nderungen in der Windungslänge die Mittelfoliendicke berechnet. Bei diesem Verfahren erreicht man aber keine eingehende Kenntnis von der Qualität der Folie, da keine Auskünfte darüber gegeben werden, wie die Folie in einer querverlaufenden Richtung variiert.Several devices for determining the thickness of a film are known. the end DE-OS No. 2.157.570 a method is known in which the film from a first Supply roll is rewound onto a second supply roll, with one during the Rewinding counts the revolutions, for example, by using a pulse disk 100 or send out 1,000 pulses for each revolution, and then dap on the basis of M. changes in the winding length calculated the middle film thickness. In this procedure but one does not achieve in-depth knowledge of the quality of the film, since none Information will be given as to how the slide will slide in a transverse direction varies.

Aus britischer.Patentanmeldung Nr 2.038.483 ist ein kapazitiver Fühler mit einem aufgeschlitzten leitenden Körper mit einer in dem Schlitz symmetrisch angeordneten und vom Körper isolierten Elektrode hekannt. Der Kopf ist zum Führen quer auf der Folie berechnet, während der Meßkopf von einem einstellbaren Referenzoszillator gespeichert wird.From British Patent Application No. 2.038.483 is a capacitive sensor with a slit conductive body with one in the slot symmetrical arranged and isolated from the body electrode. The head is for leading calculated across the slide while the measuring head from an adjustable Reference oscillator is saved.

Ein solcher, auf einer Kapazitätsmessung bauender Meßkopf ist aber nicht ausreichend schnell und effektiv zum Anwenden für Einstellzwecke in Verbindung mit Extrudieren einer rohrförmigen dünnen Kunststoffolie. Ferner weist der kapazitive Meßkopf zwei Teile auf, die auf ihrer jeweilige Seite der Folie angeordnet werden sollen, und ein solcher Meßkopf ist in Verbindung mit einer rohrförmigen Folie schwierig anzuordnen.However, such a measuring head based on a capacitance measurement is not sufficiently fast and effective to be used in conjunction for adjustment purposes with extruding a tubular thin plastic film. Furthermore, the capacitive Measuring head has two parts, which are arranged on their respective side of the film should, and such a measuring head is difficult in connection with a tubular film to arrange.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Meßgerät dafür zu schaffen, wobei man im Laufe von sehr kurzen Intervallen, wie z.B. 1/10 Sek. Meßwerte schaffen kann, die genauer als bisher sind.The invention is based on the object of a method and a measuring device to create for it, in the course of very short intervals, such as 1/10 Sec. Can create measured values that are more accurate than before.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine Strahlung , wie z.B. eine ß-Strahlung, gegen die Folie gerichtet wird, und dap die von der Folie reflektierte Strahlung von einem Detektor detektiert wird, und daß das Ausgangssignal des Detektors einer Signalbehandlungsschaltung zugeführt wird, die die Signale in diskreten Intervallen von mindestens zwei verschiedenen Intervallängen, ein langes bzw. ein kurzes Intervall beispielsweise mit einer Dauer von 2 Sek. und 0,1 Sek. aufteilt und integriert, einen Integrationswert für jedes Intervall (jeden Integrationsschritt) in einem Speicher registriert und speichert, beurteilt, ob die Integrationswerte für jedes kurze Intervall wahrscheinlich oder unwahrscheinlich sind, und den Integrationswert in Abhängigkeit der Wahrscheinlichkeit, da13 er korrekt ist, akzeptiert oder verwirft, und die Integrationswerte für das lange Intervall zu einem eventuellen Korrigieren des Integrationswertes für das kurze Intervall anwendet, und da13 die akzeptierten, gegebenenfalls korrigierten Werte durch geeignete Schaltungen Anzeigevorrichtungen zugeführt werden. Hierdurch erreicht manr dap man sich einerseits eine passend große Genauigkeit der Messung durch Arbeiten mit einer so langen Integrationazeit, wie z.B. 2 Sek*, sichert. Gleichzeitig gewinnt man eine große Anzahl Messungen auf Basis eines sehr kurzen Intervalls. Jede Messung in diesen kurzen Intervallen ist mit einer sehr großen Meßunsicherheit hehaftet. Bei weitem der größte Teil dieser Kurzzeitmessungen stellen aber dennoch angemessen genaue Werte dar, und nur sehr wenige dieser Messungen sind mit größeren Fehlern behaftet Die Schaltung kann diese fehlerhaften Werte austrennen, so dap sie nicht in den gezeigten Meßergebnissen eingehen Durch das Speichern und das Vergleichen zwischen den verschiedenen Werten kann die Schaltung ferner ein Korrigieren der Werte derart durchführen, daß eventuelle Abweichungen, die nicht auf die Folie zurückzuführen sind, auskompensiert werden können.According to the invention this is achieved in that a radiation , such as a ß-radiation, is directed against the film, and that of the Foil reflected radiation is detected by a detector, and that the output signal of the detector is fed to a signal processing circuit which converts the signals in discrete intervals of at least two different interval lengths, one long one or a short interval, for example with a duration of 2 seconds and 0.1 seconds. divided and integrated, one integration value for each interval (each integration step) registered and stores in a memory, judges whether the integration values are likely or unlikely for each short interval, and the integration value depending on the probability that it is correct, accepts or rejects, and the integration values for the long interval for an eventual correction of the integration value for the short interval, and that the accepted If necessary, corrected values by means of suitable circuit display devices are fed. This achieves a suitably large size on the one hand Accuracy of measurement by working with an integration time as long as e.g. 2 sec *, saves. At the same time, a large number of measurements are obtained on the basis of a very short interval. Every measurement at these short intervals is associated with a very large measurement uncertainty. By far the largest part of this Short-term measurements, however, are reasonably accurate values, and only very much Few of these measurements are subject to major errors. The circuit can do this remove incorrect values so that they are not included in the measurement results shown received By storing and comparing the different values the circuit can also correct the values in such a way that possible Deviations that cannot be traced back to the film are compensated can.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung kann ein Integrationswert für ein kurzes Intervall in Abhängigkeit davon akzeptiert oder verworfen werden, ob der Wert in Übereinstimmung mit oder von den Werten für die benachbarten Intervalle und/oder vom nahesten langen Integrationsintervall stark abweicht. Hierdurch wird gesichert, dap, wenn mehrere aufeinanderfolgende Kurzzeitintegrationswerte eine besondere Tendenz darstellen, wie z.B. dap die Folie im betreffenden Bereich besonders dünn ist, diese Meßwerte gezeigt werden.In the method according to the invention, an integration value for a short interval can be accepted or rejected depending on whether the Value in accordance with or from the values for the neighboring intervals and / or deviates significantly from the closest long integration interval. This will secured, dap, if several successive short-term integration values a represent a particular tendency, e.g. dap the film in the relevant area particularly is thin, these readings are shown.

Die Erfindung betrifft ferner ein Meßgerät zum Ausüben des Verfahrens. Das Meßgerät ist dadurch gekennzeichnet, dap es eine an sich bekannte ß-Strahlungsquelle, wie z.B. ein 10 mCi Sr-90 oder eine entsprechende Strahlungsquelle, die derart montiert wird, dap die Strahlung gegen die Folie mit der zu messenden Dicke gerichtet wird, und im Anschlug daran einen Detektor, wie z.B. ein Szintillationsdetektor, aufweist, der zu einem Photomultiplikator zum Detektieren der von der Folie reflektierten Strahlung gekoppelt ist, und wo der Ausgang des Detektors mit liner Signalbehandlungsschaltung mit mindestens zwei Integrationsschaltungen mit ihrer jeweiligen Integrationszeit, eine kurze bzw. eine lange, sowie Schaltungen für Registrieren und Speichern von Foliendicken auf Basis der-Integrationswerte, sowie Schaltungen zum Beurteilen und Vergleichen sowie Korrigieren der Integrationswerte und/oder der berechneten Dicken, verbunden ist, wobei die Signalbehandlungsschaltung mindestens einen CPU, einen RAM und einen PRQM o.dgl, aufweist, Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig, 1 eine schematische Ansicht eines Diagramms eines Meßkopfes gemäß der Erfindung, Fig, 2 eine Meßaufstellung mit dem Meßkopf gemäß der Erfindung, und Fig. 3 ein alternatives Ausführungsbeispiel des Meßkopfes in Fig. 1.The invention also relates to a measuring device for practicing the method. The measuring device is characterized by the fact that it is a known ß-radiation source, such as a 10 mCi Sr-90 or a corresponding radiation source that is mounted in this way that the radiation is directed against the film with the thickness to be measured, and has a detector connected thereto, such as a scintillation detector, that to a photomultiplier to detect those reflected from the film Radiation is coupled, and where the output of the detector with liner signal treatment circuitry with at least two integration circuits with their respective integration times, a short or a long one, as well as circuits for registering and storing Foil thicknesses based on the integration values, as well as circuits for assessment and Compare and correct the integration values and / or the calculated thicknesses, is connected, the signal treatment circuit at least one CPU, a RAM and a PRQM or the like. The invention will be described below with reference the drawing explained in more detail. 1 shows a schematic view of a Diagram of a measuring head according to the invention, Fig, 2 shows a measurement setup with the Measuring head according to the invention, and FIG. 3 shows an alternative embodiment of the Measuring head in Fig. 1.

Das Meßgerät, das nachstehend Meßkopf genannt wird, arbeitet nach dem Reflexionmeßprinzip, das auf der Tatsache beruht, daß ein gewisser Teil der ausgesandten ß-Partikeln - Elektronen - durch Zusammenstoßen mit den Atomen in der Kunststoffolie zurückgeworfen werden und in einem gewissen Umfang gegen die Quelle zurück Der das reflektierte Signal zu messende Detektor wird daher in unmittelbarer Nähe der Quelle montiert.The measuring device, which is referred to below as the measuring head, continues to work the reflection measurement principle, which is based on the fact that a certain part of the ß-particles emitted - electrons - by colliding with the atoms in the Plastic sheet to be thrown back and to some extent against the source back The detector to be measured the reflected signal is therefore in the immediate Mounted near the source.

Die Elektronen sind im Vergleich zu den Atomen der Kunststoffolie ungeheuer klein. Die meisten Elektronen treffen daher kein Atom in der Kunststoffolie, sondern schlüpfen unbehelligt durch die Folie. Es erwies sich, dap die Anzahl von reflektierten Elektronen zunächst von der Anzahl von Atomen in der Kunststoffolie, d.h. von der Dicke der Kunststoffolie, abhängt. Die Anzahl von reflektierten Elektronen wird in einem Szintillationsoszillator gezählt, wo die Partikeln kleine Lichtblitze in einem Kristall entwickeln. Die Lichtblitze werden in elektrische Impulse in einem Photomultiplikatorrohr umgesetzt. Vor dem allgemein anaewendeten Detektortyp in einer Ionisierungskammer weist ein Szintillationsdetektor den Vorteil auf, dap man im Detektor die Hintergrundstrahlung von der Strahlung trennen kann, da ein Unterschied zwischen der Intensität der Lichtblitze besteht.The electrons are compared to the atoms of the plastic film incredibly small. Most electrons therefore do not hit an atom in the plastic film, but slip through the foil undisturbed. It turned out to be the number of dap initially reflected electrons from the number of atoms in the plastic film, i.e. on the thickness of the plastic film. The number of electrons reflected is counted in a scintillation oscillator, where the particles are small flashes of light develop in a crystal. The flashes of light are turned into electrical impulses in one Photomultiplier tube implemented. Before the generally used detector type in an ionization chamber, a scintillation detector has the advantage that one in the detector can separate the background radiation from the radiation, there is a difference between the intensity of the flashes of light.

Es ist daher nicht notwendig, die Ausrüstung oft nullpunktseinzustellen, wie bei der traditionellen Ausrüstung.It is therefore not necessary to zero the equipment often, as with traditional equipment.

Der größte Vorteil des Szintillationsdetektors ist aber, dap das Meßergebnis als eine Zählzahl im Detektor gebildet wird. Hierdurch wird eine Möglichkeit für ein Kombinieren des Detektors mit einem Mikrorechner und somit eine Möglichkeit für Erzeugen sehr praziser Meßergebnisse mit verschiedenen Zeitkonstanten gewährleistet, so dap man Meßergebnisse für die Durchschnittsdicke sowohl von kleinen als auch von großen Meßbereichen gewinnt, Bei der Messung wird eine ß-Strahlungsquelle, vorzugsweise Strontium 90, angewendet, deren Strahlungsintensität ein Messen im ganzen Bereich, der für Kunststoffolien typisch ist, erlaubt. Die Strahlungsquelle weist eine vorteilhafte lange Lebensdauer auf, nach 28 Jahren ist die Strahlung nur 50% geschwächt. Ein Ersetzen der Quelle ist daher kaum notwendig. Der Mikrorechner des Geräts korrigiert automatisch die Schwächung der Quelle.The biggest advantage of the scintillation detector, however, is the result of the measurement is formed as a count in the detector. This creates a possibility for a combination of the detector with a microcomputer and thus a possibility for generating very precise measurement results with different time constants guaranteed, so one dap measurement results for the average thickness of both small and of large measuring areas wins, When measuring, a ß-radiation source is preferably used Strontium 90, applied, the radiation intensity of which a measurement in the whole area, which is typical for plastic films. The radiation source has an advantageous long service life, after 28 years the radiation is only weakened by 50%. A Replacing the source is therefore hardly necessary. The microcomputer of the device corrected automatically the weakening of the source.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm des Meßkopfes, der eine ß-Strahlungsquelle 11, einen Detektor 12, und eine Signalbehandlungsschaltung 13 mit mindestens zwei Integrationsschaltungen 14 und 15, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel Integrationszeiten von 0,1 Sek. bzw. 2 Sek. aufweisen. Die somit erreichten Integrationswerte werden einem Mikrorechner 16 zugeführt, der eine CPU-Einheit, Speicherraum zum Speichern von Integrationswerten und Werten mit Relation dazu, beispielsweise in Form eines RAMs, sowie einen Speicher, beispielsweise ein PROM zum Speichern von Steuerprogrammen, aufweist. Die Signalbehandlungsschaltung wird zum Berechnen von solchen Werten eingerichtet, die für die betreffende Aufgabe relevant sind, d,h. normalerweise einen oder mehrere der nachstehenden charakteristischen Funktionswerte der Foliendicke: absolutes Minimum, absolutes Maximum, geometrischer Mittelwert, Streuung, Kurzzeitabweichung/Versetzung und Langzeitabweichung, Die Messungen mit der langen Integrationszeit werden aufgrund ihrer größeren Genauigkeit zum Korrigieren der Mepwerte mit der kurzen Integrationszeit angewendet. Der Mikrorechner 16 sendet auf einem Datenbus die behandelten Me13werte zu einem Anzeiger, wie z.B.Fig. 1 shows a schematic diagram of the measuring head, which is a ß-radiation source 11, a detector 12, and a signal treatment circuit 13 with at least two Integration circuits 14 and 15, the integration times in the preferred embodiment of 0.1 seconds or 2 seconds. The integration values thus achieved are fed to a microcomputer 16 which has a CPU unit, memory space for storing of integration values and values with a relation to them, for example in the form of a RAMs, as well as a memory, for example a PROM for storing control programs, having. The signal handling circuit is set up to calculate values such as which are relevant to the task in question, i. usually one or more the following characteristic functional values of the film thickness: absolute minimum, absolute maximum, geometric mean, scatter, short-term deviation / offset and long-term deviation, the measurements with the long integration time are due to their greater accuracy for correcting the mep values with the short integration time applied. The microcomputer 16 sends the treated measurement values on a data bus to an indicator such as

ein Bildschirm 74, in einer Anlage wie in Fig, 2 schematisch gezeigt zum Steuern eines Extruders 60 ab. Der Meßkopf 66 mit der Strahlungsquelle und dem Detektor ist auf einem Ring 62 montiert und rotiert um die aufgeblasene, ausströmende Folie 64 herum. Die Messungen des Mepkopfes werden einer Steuerschaltung 68 zugeführt, die alle Messungen, die für das Steuern des Extruders relevant sind, sammelt und für ein Zeigen oder Ausschreiben diverser Produktionsdaten sorgt.a screen 74 in a system as shown schematically in FIG for controlling an extruder 60. The measuring head 66 with the radiation source and the Detector is mounted on a ring 62 and rotates around the inflated, outflow Slide 64 around. The measurements of the Mep head are fed to a control circuit 68, which collects all measurements that are relevant for controlling the extruder and provides for showing or writing out various production data.

Fig. 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des Gerätes gemäß der Erfindung, Die Integration und das Signalaufteilen sind hier im Mikrorechner 13 eingelegt, der nur eine Reihe von schnellen Messungen in kurzen Integrationsintervallen mit großer Unsicherheit auf jeder Messung empfängt und auf Basis davon selbst eine Reine von neuen Werten berechnet, die langsamen Messungen mit langen Integrationsintervallen entsprechen.Fig. 3 shows an alternative embodiment of the device according to of the invention, the integration and the signal splitting are here in the microcomputer 13 which only made a series of rapid measurements in short integration intervals receives with great uncertainty on every measurement and on the basis of it receives one itself Only calculated from new values, the slow measurements with long integration intervals correspond.

Claims

Claims: 1. Method for determining the thickness of a film, which is shifted in the longitudinal direction, thereby that radiation, e.g.

a B-radiation, is directed against the film, and that of radiation reflected from the film is detected by a detector, and that the Output signal of the detector is fed to a signal processing circuit which the signals at discrete intervals of at least two different interval lengths, a long or a short interval, for example with a duration of 2 seconds and 0.1 seconds divided and integrated, an integration value for each interval (each Integration step) is registered and stored in a memory, judges whether the integration values for each short interval are likely or unlikely, and the integration value as a function of the probability that it is correct is, accepted or rejected, and the integration values for the long interval to a possible correction of the integration value for the short interval applies, and that the accepted, possibly corrected values are replaced by suitable Circuits display devices are supplied.

2. The method as claimed in claim 1, characterized in that it is indicated that accepts an integration value for a short interval depending on it or discarded whether the value is consistent with or by the values for the neighboring intervals and / or the closest long integration interval are strong deviates.

3. Measuring device for determining the thickness of a film in the longitudinal direction is shifted, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that it is a known per se »Radiation source, such as a 10 mCi Sr-90 or a corresponding radiation source, which is mounted in such a way that the radiation against the film with the to be measured Thickness is directed, and then a detector (12), such as a scintillation detector, to a photomultiplier for detecting the reflected from the film Radiation is coupled, and where the output of the detector is connected to a signal treatment circuit (13) with at least two integration circuits (14, 15) with their respective integration times, a short or a long one, as well as circuits for registering and storing Foil thicknesses based on the integration values, as well as circuits for assessment and Compare and correct the integration values and / or the calculated thicknesses, is connected, the signal handling circuit at least one CPU, one RAM and a PROM or the like. having.

4. Measuring device according to claim 3, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the integration time for one integration circuit is about 0.1 sec. and for the second integration circuit is about 2 seconds.

5. Measuring device according to claim 3, characterized in that g e k e n n -z-e i c h n e t , dap the signal handling circuitry for computing one or more of the following characteristic functional values for film thicknesses, absolute minimum, absolute Maximum, geometric mean, scatter, short-term deviation, long-term deviation, set up and dap the signal handling circuit to apply the text with the long integration time for correcting the measured values with the short integration time is set up.