FI125343B - Rainan paksuuden mittauslaite - Google Patents

Description

Rainan paksuuden mittauslaite

Keksinnön ala

Keksintö koskee mittausjärjestelmiä ja erityisemminkin jatkuvien Tainojen kosketuksetonta mittausta.

Tunnetun tekniikan kuvaus

Arkkimateriaalit kuten paperi tuotetaan ohuina jatkuvina rainoina ja edellyttävät erittäin tarkkaa paksuuden (kaliberin) mittausta ja ohjausta. Kyseiset mittaukset toimitetaan tavallisesti ilmaisimien avulla, jotka koskettavat rainaa sekä ylä- että pohjapuolella. Lisäksi on kehitetty erilaisia kosketuksettomia ilmaisimia, jotka voivat olla täysin kosketuksettomia (ilman fyysistä kosketusta), tai ilmaisia, jotka koskettavat arkkia fyysisesti vain yhdellä puolella.

Paperinvalmistuskoneiston nopeus on kasvanut dramaattisesti aikaa myöten, kun rainamateriaalit ovat prosessin taloudellisuuden takia ohentuneet ja halventuneet. Alan muutos on korostanut rajoituksia, jotka ovat ominaisia koske-tusilmaisimille, jotka saattavat merkitä, naarmuttaa tai muutoin vaurioittaa rainaa. Vaarana on, että etenkin arkkia samanaikaisesti molemmin puolin koskettavat ilmaisimet nipistävät kokkareita tai virheitä sisältäviä arkkeja, minkä tuloksena ilmaisimet revittävät tai jopa murtavat arkin ohuilla paperinlaaduilla. Kosketukset-tomat ilmaisimet tuovat hyödyn, koska ne minimoivat tällaisen vaurion riskin. Lisäksi, kosketuksettomat ilmaisimet eliminoivat seikkoja liittyen liankertymään ja kulumaan, jotka ehkä tuovat mittausepätarkkuuksia, aiheuttaen siten toistuvan huollon.

Nykyiset kosketuksettomat paksuudenilmaisinratkaisut käsittävät yksipuolisia ja kaksipuolisia ilmakantoja magneettisin etäisyysmittauksin, yksipuolisia ja kaksipuolisia laserkolmiointikojeita magneettisin etäisyysmittauksin, ja myös muita lisälaitteita ilmaisimen tarkkuuden parantamiseksi ja liikkuvan rainan stabi-loimiseksi.

Tunnetun tekniikan kosketuksettomien laitteiden eräänä erityisenä haittana ovat valonläpäisyyn liittyvät seikat. Useimmat paperit ovat jossain määrin läpikuultavia, jolloin ulkopinnan paikka on vaikea määrittää perinteisin optisin välinein. Selluloosakuidut ovat suhteellisen kirkkaita, ja arkilta heijastunut valo ei säteile arkin pinnalta tarkasti, vaan myös alueilta syvemmällä paperissa. Tämä johtaa usein optisesti mitattuihin, liian alhaisiin paksuusarvoihin. Joten lasermittauk- sen käyttö saattaa saada paperirainan vaikuttamaan todellista paksuutta ohuemmalta. Kyseiset virheet voivat olla merkittäviä ja paperinlaaduista riippuen lasermittaus voi generoida optisia paksuudenmittauksia, jotka ovat vain 50 % todellisesta arvosta. Oikeita mittauksia aikaansaadaan tyypillisesti vain jos mitattava arkki on päällystetty tai pinnaltaan muuten hyvin tiheä ja läpikuultamaton. Joten useimmilla paperinlaaduilla yksikään nykyinen kosketukseton ilmaisinratkaisu ei tarjoa hyväksyttävää tarkkuutta, ja lisäksi tällaiset ratkaisut pyrkivät olemaan epäluotettavia ja rakenteeltaan mutkikkaita.

Alalla vallitsee siten rainan sellaisen mittauslaitteen tarve, joka aikaansaa tarkkoja mittauksia myös kun liikkuva raina on osaksi kuultotyyppinen, kuten paperi.

Keksinnön yhteenveto

Esillä olevan keksinnön mukainen ilmaisin aikaansaadaan yleensä liikkuvan rainan paksuuden monitoroimiseksi. Ilmaisin käsittää ensimmäisen il-maisinpään, joka sijaitsee liikkuvan rainan ensimmäisellä puolella, toisen ilmaisin-pään, joka sijaitsee liikkuvan rainan toisella puolella vastapäätä ensimmäistä puolta, induktorin, joka sijaitsee ensimmäisessä ilmaisinpäässä ja sisältää ferriitti-rengassydämen ja käämin, kosketus laatan, joka on kiinnitetty toiseen ilmaisin-päähän ja sovitettu koskettamaan liikkuvan rainan toista puolta, kohdelaatan, joka on kiinnitetty lähelle kosketuslaattaa, jossa induktori on sovitettu mittaamaan etäisyyttä kohdelaattaan, ja optisen ilmaisinanturin, joka sijaitsee ensimmäisessä ilmaisinpäässä, ja sisältää aksiaalisen kromaattisuuden omaavan objektiivin, kun optinen ilmaisin on sovitettu mittaamaan etäisyyttä liikkuvan rainan ensimmäiseen puoleen käyttäen konfokaalista kromaattista aberraatiota.

Muun suoritusmuodon mukaan ilmaisin liikkuvan rainan paksuuden monitoroimiseksi käsittää ensimmäisen ilmaisinpään, joka sijaitsee liikkuvan rainan ensimmäisellä puolella ja sisältää optisen mittauslaitteen, joka on sovitettu mittaamaan etäisyyttä liikkuvaan rainaan, toisen ilmaisinpään, joka sijaitsee liikkuvan rainan toisella puolella vastapäätä ensimmäistä puolta, induktorin, joka sijaitsee ensimmäisessä ilmaisinpäässä ja sisältää ferriittirengassydämen ja käämin, kosketuslaatan, joka on kiinnitetty toiseen ilmaisinpäähän ja sovitettu koskettamaan liikkuvan rainan toista puolta, ferriittikohdelaatan, joka on kiinnitetty lähelle kosketuslaattaa, jossa induktori on sovitettu mittaamaan etäisyyttä kohdelaattaan, ja optisen vertailukappaleen, joka sijaitsee toisessa ilmaisinpäässä keskeisesti kosketuslaattaan nähden ja on kohdistettu aksiaalisesti optiseen mittauslaittee- seen, kun optinen vertailukappale sijaitsee lähempänä ensimmäistä ilmaisinpäätä kuin kosketuslaattaa. Ferriittirengassydän ja ferriittikohdelaatta voidaan vaihtoehtoisesti myös järjestää ensimmäisen ilmaisinpään ja toisen ilmaisinpään välisiin vaihdettuihin paikkoihin siten, että ferriittikohde on samassa päässä kuin optinen mittauslaite ja induktori on samassa päässä kuin optinen kohde.

Keksinnön muun aspektin mukaan, ilmaisin liikkuvan rainan paksuuden monitoroimiseksi käsittää ensimmäisen ilmaisinpään, joka sijaitsee liikkuvan rainan ensimmäisellä puolella ja sisältää ensimmäisen leijuvan ohjaimen, toisen ilmaisinpään, joka sijaitsee liikkuvan rainan toisella puolella vastapäätä ensimmäistä puolta ja sisältää toisen leijuvan ohjaimen, ensimmäisen optisen il-maisinanturin, joka sijaitsee ensimmäisessä ilmaisinpäässä ja toisen optisen il-maisinanturi, joka sijaitsee toisessa ilmaisinpäässä, kun kukin optinen ilmaisinan-turi käsittää aksiaalisen kromaattisuuden omaavan objektiivin, kun ensimmäinen optinen ilmaisin on sovitettu mittaamaan etäisyyttä liikkuvan rainan ensimmäiseen puoleen käyttäen konfokaalista kromaattista aberraatiota ja toinen optinen ilmaisin on sovitettu mittaamaan etäisyyttä liikkuvan rainan toiseen puoleen käyttäen konfokaalista kromaattista aberraatiota, ja jossa ensimmäinen ja toinen leijuva ohjain sisältävät keskiavauman, jonka kautta kukin optinen anturi katsoo liikkuvaa rai-naa, kun kussakin keskiavaumassa on kalibrointi-ikkuna.

Muun suoritusmuodon mukaan, ilmaisin liikkuvan rainan paksuuden monitoroimiseksi käsittää ensimmäisen ilmaisinpään, joka sijaitsee liikkuvan rainan ensimmäisellä puolella ja sisältää ensimmäisen leijuvan ohjaimen, jossa on rengasmaisen laatan muodostama keskiavauma, toisen ilmaisinpään, joka sijaitsee liikkuvan rainan toisella puolella, vastapäätä ensimmäistä puolta ja sisältää toisen leijuvan ohjaimen, jossa on rengasmaisen laatan muodostama keskiavauma, ensimmäisen optisen ilmaisinanturin, joka sijaitsee ensimmäisessä ilmaisinpäässä, kun ensimmäinen optinen ilmaisinanturi sisältää ensimmäisen optisen mittausakselin, joka mittaa etäisyyttä rainan ensimmäiseen puoleen ensimmäisen leijuvan ohjaimen keskiavauman kautta, ja ainakin kahden muun optisen mittausakselin, joka mittaa etäisyyttä ensimmäisen leijuvan ohjaimen rengasmaiseen laattaan, toisen optisen ilmaisinanturi, joka sijaitsee toisessa ilmaisinpäässä, kun toinen optinen ilmaisinanturi sisältää ensimmäisen optisen mittausakselin, joka mittaa etäisyyttä rainan toiseen puoleen toisen leijuvan ohjaimen keskiavauman kautta, ja ainakin kahden muun optisen mittausakselin, joka mittaa etäisyyttä ensimmäisen leijuvan ohjaimen rengasmaiseen laattaan, jossa muu mittausakseli mittaa kunkin leijuvan ohjaimen eri kallistuman.

Keksinnön muun aspektin mukaan ilmaisin liikkuvan rainan paksuuden monitoroimiseksi käsittää ensimmäisen ilmaisinpään, joka sijaitsee liikkuvan rainan ensimmäisellä puolella, toisen ilmaisinpään, joka sijaitsee liikkuvan rainan toisella puolella vastapäätä ensimmäistä puolta, magneettisen mittauslaitteen, joka sijaitsee ensimmäisessä ilmaisinpäässä, kosketus laatan, joka on kiinnitetty toiseen ilmaisinpäähän ja sovitettu koskettamaan liikkuvan rainan toista puolta, kohdelaatan, joka on kiinnitetty lähelle kosketuslaattaa, jossa magneettinen mittauslaite on sovitettu mittaamaan etäisyyttä kohdelaattaan, ja optisen ilmaisinan-turin, joka sijaitsee ensimmäisessä ilmaisinpäässä ja sisältää aksiaalisen kro-maattisuuden omaavan objektiivin, kun optinen ilmaisin sisältää usean mittausak-selin, kun kukin mittausakseli on siirretty sivuttain ja sovitettu mittaamaan etäisyyttä liikkuvan rainan ensimmäiseen puoleen käyttäen konfokaalista kromaattista aberraatiota.

Vielä muun suoritusmuodon mukaan ilmaisin liikkuvan rainan paksuuden monitoroimiseksi käsittää ensimmäisen ilmaisinpään, joka sijaitsee liikkuvan rainan ensimmäisellä puolella, toisen ilmaisinpään, joka sijaitsee liikkuvan rainan toisella puolella vastapäätä ensimmäistä puolta, ensimmäisen optisen ilmaisinan-turin, joka sijaitsee ensimmäisessä ilmaisinpäässä, joka on sovitettu mittaamaan etäisyyttä liikkuvan rainan ensimmäiseen puoleen, toisen optisen ilmaisinanturi, joka sijaitsee toisessa ilmaisinpäässä, joka on sovitettu mittaamaan etäisyyttä liikkuvan rainan toiseen puoleen, ainakin yhden ohjauskiskon, joka on kiinnitetty ensimmäiseen ilmaisinpäähän suunnaten ilmaa alaspäin kohti rainaa, perifeerisen loven toisessa ilmaisinpäässä, jonka kautta ilma suunnataan ylöspäin kohti rainaa, ja jossa perifeerinen lovi sijaitsee ainakin yhden ohjauskiskon sisäpuolella.

Piirustuksen kuvaus

Kuvio 1 esittää leikkaus- ja osaksi kaaviomaista kuvaa esillä olevan keksinnön mukaisesta ilmaisimesta; kuvio 2 esittää leikkauskuvaa kohdelaatasta ja kohotetusta optisesta vertailukappaleesta; kuvio 3 esittää leikkauskuvaa kohdelaatasta ja optisesta vertailukappaleesta; kuvio 4 esittää yläkuvaa kosketuslaatasta, kohdelaatasta ja optisesta vertailukappaleesta; kuvio 5 esittää leikkauskuvaa esillä olevan keksinnön vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaisesta ilmaisimesta; kuvio 5A esittää pystykuvaa kuvion 5 suoritusmuodon kohdelaatasta; kuvio 5B esittää pystykuvaa ensimmäisestä ilmaisinpäästä, jossa on ilmakantojärjestely; kuvio 5C esittää pystykuvaa ensimmäisestä ilmaisinpäästä, jossa on vaihtoehtoinen ilmakantojärjestely; kuvio 6 esittää leikkauskuvaa esillä olevan keksinnön toisen vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaisesta ilmaisimesta; kuvio 7 esittää suurennettua leikkauskuvaa kuvion 6 ilmaisimesta; kuvio 8 esittää leikkaus- ja osaksi kaaviomaista kuvaa kuvion 6 ilmaisimesta; kuvio 9 esittää suurennettua kuvaa leijuvista ohjaimista lähellä rainaa; kuvio 10 esittää leikkauskuvaa esillä olevan keksinnön kolmannen vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaisesta ilmaisimesta; kuvio 11A esittää leikkauskuvaa esillä olevan keksinnön mukaisesta valokaapelin yhdestä suoritusmuodosta; kuvio 11B esittää leikkauskuvaa esillä olevan keksinnön mukaisesta valokaapelin toisesta suoritusmuodosta; kuvio 11C esittää leikkauskuvaa esillä olevan keksinnön mukaisesta valokaapelin kolmannesta suoritusmuodosta; kuvio 12 esittää yläkuvaa rainasta ja esitysmuotoja pinnan peitosta käyttäen kuvion 11B tai 11C valokaapelia; kuvio 13 esittää 2d kuvantaspektrografiaa; kuvio 14 esittää sivuleikkauslähikuvaa rainan pinnasta; kuvio 15A esittää siirtymäkäyrää, esittäen hitaasti liikkuvan rainan pintaa; kuvio 15B esittää spektrikäyrää, esittäen pistettä hitaasti liikkuvalla Tainalla; kuvio 16A esittää siirtymäkäyrää, esittäen nopeasti liikkuvan rainan pintaa; ja kuvio 16B esittää spektrikäyrää, esittäen pistettä nopeasti liikkuvalla rainalla.

Yksityiskohtainen kuvaus

Seuraavassa viitataan kuvioon 1, esitetään paksuudenmittauslaitetta (tässä jäljempänä laite 10), joka osoitetaan yleisesti numerolla 10. Laite 10 voidaan asentaa ja sitä käyttää rainanvalmistusprosessilinjassa, esimerkiksi pape-rinvalmistuslinjassa. Asennettuna laite 10 sijaitsee hyvin lähellä liikkuvaa rainaa 12 sen mittaamiseksi. Vaikka esillä oleva keksintö on erityisen hyödyllinen pape-rinvalmistussovelluksissa, laitetta 10 voidaan käyttää minkä tahansa tyyppisen jatkuvasti tuotettavan rainan mittauksessa. Lisäksi, yksi tai usea laite 10 voi sijaita jossakin pisteessä pitkin jatkuvan rainan tuotantoprosessia rainan paksuuden mittaamiseksi jatkuvasti useassa pisteessä prosessissa.

Raina 12 voi liikkua suurissa nopeuksissa laitteen 10 läpi konesuun-nassa D. Esimerkissä, jossa raina 12 on paperituote, tuotantolinjan nopeudet paperinvalmistuksessa voivat yltää nopeuteen 100 km tunnissa tai suurempaan nopeuteen. Laite 10 koskettaa rainan 12 pohjapintaa 14, kun yläpintaa 16 ei kosketeta ja se mitataan optisesti. Parina olevat vastakkaiset ilmaisinpäät toimivat yhdessä paksuuden tai rainan 12 paksuuden mittaamiseksi. Ensimmäinen ilmaisin-pää 18 sijaitsee yläpinnan 16 yläpuolella eikä kosketa rainaa 12. Toinen ilmaisin-pää 20 koskettaa rainaa 12 pohjapinnassa 14, ja toimii, kuten ilmenee, vertailu-pisteenä mittauslaitteille ensimmäisessä päässä 18.

Ensimmäinen pää 18 käsittää optisen siirtymän ilmaisinanturin 22, joka käyttää konfokaalista kromaattista aberraatiota määrittäen etäisyyden anturista rainan 12 yläpintaan 16. Anturi 22 käsittää objektiivin 24, joka omaa aksiaalisen kromaattisuuden, mikä aiheutuu taitekertoimen muutoksesta aallonpituuden funktiona. Tällainen linssi, jos altistettuna laajaa spektriä olevan valkoisen valon piste-lähteeseen (kuten valokaapelista), tuottaa pitkin optista akselia A jaettujen monokromaattisten kuvapisteiden jatkumon. Kun mitatun näytteen pinta, esillä olevassa tapauksessa raina 12, sieppaa mittausakselin A pisteessä M, yksittäinen monokromaattinen pistekuva fokalisoituu pisteessä M. Konfokaalisesta konfiguraatiosta johtuen vain aallonpituus λΜ kulkee takaisin spektrometriin (valokaapelin kautta) erittäin tehokkaasti, koska kaikki muut aallonpituudet ovat epäteräviä. Jos rainaa 12 katsotaan yhden tai usean läpikuultavan ohuen kerroksen kautta, kukin vierekkäisten kerrosten välinen rajapinta heijastaa valoa eri aallonpituuksilla, ja ilmaistun valon spektri koostuu spektrihuippujen sarjasta. Tällaiset anturit konfiguroidaan ja kalibroidaan niin, että kukin spektrihuippu ilmaisee tiettyä etäisyyttä anturista.

Esillä olevassa suoritusmuodossa valolähde ja optinen spektrografi 26 ovat yhteydessä linssiin 24 valokaapelin 30 kautta. Valkoinen valo kulkee kaapelin 30 kautta, suunnataan objektiivin 24 läpi ja rainalle 12. Valokaapeliin 30 takaisin fokusoitu heijastettu valo vastaa aallonpituutta kyseisellä tietyllä etäisyydellä linssistä 24. Kaikki muut aallonpituudet ovat epäteräviä. Spektrografi 26 tuottaa etäisyysmittauksen 32, joka esittää etäisyyttä anturista 22 rainan 12 yläpintaan 16.

Ensimmäinen ilmaisinpää 18 käsittää toisen siirtymän mittausilmaisi-men induktorin 33 muodossa, jossa on ferriittirengassydän 34 ja käämi 36. Sydän 34 on rengasmainen ja koaksiaalinen linssiin 24 nähden, muodostaen kes-kiavauman 38, joka aikaansaa linssin 24 ja rainan 12 välisen optisen reitin. On tärkeää tuntea induktorin 33 ja anturin 22 väliset suhteelliset etäisyydet, joten ferriittirengassydän 34 on välin päässä anturista 22 välikkeen 40 verran, jonka koko tunnetaan tarkasti niin, että tiedetään tarkka etäisyys linssiin 24. Induktori 33 mittaa etäisyyttä ferriittikohdelaattaan 42 magneettisesti toisessa ilmaisinpäässä 20, joka on fyysisessä kosketuksessa rainan 12 pohjapintaan 14. Induktanssi muunnetaan siirtymän mittaukseksi 44 elektroniikkayksikön 46 toimesta. Vaikka ferriitti-perusteinen induktorijärjestelmä voi edullisesti aikaansaada tarkemman siirtymän mittauksen, käytettävissä esillä olevassa keksinnössä ovat myös tunnetun tekniikan pyörrevirtajärjestelmät. On käsitettävä, että ensimmäinen ja toinen pää 18 ja 20 ovat lisäksi kiinnitettävissä pysyvästi ennalta määrättyyn etäisyyteen toisistaan. Tällöin päiden 18 ja 20 välinen magneettinen mittaus saattaa olla tarpeeton.

Rainan paksuus määritetään siten laskemalla induktiivisen ilmaisimen siirtymämittauksen 44 (plus välikkeen 40 korkeus) ja optisen ilmaisimen mittauksen 32 välinen erotus.

Toinen ilmaisinpää 20 käsittää kosketuslaatan 60, jossa sijaitsee ferriit-tikohdelaatta 42. Kosketuslaatta 60 käsittää usean imuloven 62, jotka ovat yhteydessä tyhjiökammioon 63, joka sijaitsee kosketuslaatan 60 alapuolella. Tyh-jiögeneraattori 64 imee ilmaa tyhjiökammiosta 63, joka imee ilmaa kammioon 63 tehokkaasti imulovien 62 kautta. Eräässä suoritusmuodossa tyhjiögeneraattori 64 voi olla paineilmakäyttöinen venturiperusteinen tyhjiögeneraattori. Kosketuslaatta 60 voi myös tukea optista vertailukappaletta 66, joka on koaksiaalinen linssiin 24 nähden.

Tarkat mittaukset edellyttävät magneettisen etäisyysmittauksen 32 kalibrointia, induktorin 33 ja kohdelaatan 42 välillä, verraten ilmaisinanturin 22 ja optisen vertailukappaleen 66 väliseen optisen etäisyysmittaukseen 44. Toinen il-maisinpää 20 sisältää lineaarisen liiketoimilaitteen 68, jota käytetään kalibroinnissa, ja myös pystysäätö parhaimman käyttöetäisyyden/raon aikaansaamiseksi. Lineaarinen liiketoimilaite 68 pystyy siirtymään ylös tai alas kehystä 69, joka tukee kosketuslaattaa 60, kohdelaattaa 42 ja vertailukappaletta 66. Kuten alalla on tunnettua, lineaariset liiketoimilaitteet kuten askelmoottorilla varustettu johtoruuvi tai piezosähköiset lineaariset paikoittimet pystyvät siirtämään kehyksen 69 luotettavasti tunnetun matkan verran erittäin suurella tarkkuudella.

Kalibrointi voidaan toimittaa rainan 12 puuttuessa. Toimilaite 68 voi siirtää vertailukappaleen 66 kohdelaatan 42 mukana useaan paikkaan. Saadut vasteet optisista ja magneettisista signaaleista ovat tällöin verrattavissa. Tällöin magneettinen rakomittaus 44 voidaan kalibroida käyttäen optista ilmaisinta 22 vertailusiirtymän mittaamiseksi. Toisin sanoen, magneettista mittausta voidaan pakottaa optiseen mittaukseen nähden yhtäläiseksi kussakin mittauspisteessä. Tämä käyttää optisen ilmaisimen esikalibrointia liikkeen päämittauksena, ja muuntaa täsmälleen samanmääräisen liikkeen magneettisen ilmaisimen kalibroimisek-si. Kalibrointi voi esimerkiksi käsittää 3 mm olevan kokonaisalueen lineaarisen liikkeen hienoaskelluksen, kun samalla luetaan optiset ja magneettiset ilmaisin-signaalit 0,01 mm:n matkan välein. Tällä tavoin voidaan määrittää jatkuva kalib-rointikäyrä jaksoittaisesti korjaamaan erilaisia asioita, kuten etääntyminen, fyysinen kuluma ja kohdistusvirhe.

Ilmenee virheellisiä paksuudenmittauksia ellei raina 12 ole läheisessä kosketuksessa vertailukappaleeseen 66. Tämä on haaste monessa rainantuotan-tokoneissa johtuen rainan erittäin suuresta kulkunopeudesta. Suurissa nopeuksissa raina 12 pyrkii esimerkiksi altistumaan aerodynaamisiin ja jännitysdynaami-siin arkin värähtelyihin, ryppyihin ja aaltoihin.

Seuraavassa viitataan kuvioihin 2-4, joissa esitetään yksityiskohtaisempaa kosketuslaatan 60 kuvaa. Kuten on nähtävissä, eräässä suoritusmuodossa optinen vertailukappale 66 voi sijaita tunnetun etäisyyden päässä hieman ferriittikohdelaatan 42 yläpuolella. Eräässä suoritusmuodossa optinen vertailu-kappale 66 ulottuu kohdelaatan 42 yläpinnan yläpuolelle jopa 0,5 mm verran. Järjestely mahdollistaa rainan 12 lähemmän kosketuksen vasten optista vertailukappaletta 66 optisessa mittauspisteessä johtuen paikallisesta venymästä.

Useat imulovet 62 vetävät rainaa 12 edelleen kohti kosketuslaattaa 60. Suunnassa D liikkuvaa rainaa 12 voidaan edullisesti altistaa usealle imulovelle 60 ennen kulkua vertailukappaleen 66 yli. Imulovet 60 ja kohotettu vertailukappale 66 yhdistyvät aikaansaaden parannetun rainakosketuksen vertailukappaleeseen 66. Rainan 12 on esimerkiksi liu'uttava kolmen eri imuvyöhykkeen 70a, 70b, ja 70c yli ennen kuin se saavuttaa vertai lukappaleen 66, jossa mittaus tapahtuu. Tämä auttaa siirtämään rajakerrosilman pois häiritsemästä mittauksia, myös suurissa nopeuksissa.

Kuten on nähtävissä kuviossa 4, raina 12 liikkuu suunnassa D poikittain kosketuslaattaa 60. Ulkoisimmat imulovet 62 ulottuvat ulospäin kulmassa a konesuunnasta D. Esillä olevassa suoritusmuodossa kulma a on kaksikymmentäviisi (25) astetta. Vielä muissa suoritusmuodoissa, varsinkin käytettynä erittäin nopeissa koneissa, kulma a voi olla välillä yhdestä viiteen (1 - 5) astetta. Kyseinen ahdas kulma vaikuttaa venyttäen rainaa 12 poikittaiskonesuunnassa eliminoiden huojunnat ja rypyt. Lisäksi, useat imuvyöhykkeet 70a, 70b ja 70c varmistavat, että mittauksissa lähellä rainan 12 reunaa ei ilmene imuhäviötä. On käsitettävä, että muitakin imujärjestelyjä voidaan käyttää, myös esimerkiksi samankeskisiä rengasmaisia lovia tai muita kuviointeja kuten monta reikää.

Kosketuslaatta 60, ferriittikohdelaatta 42 ja optinen vertailukappale 66 valmistetaan hyvin sileistä, kitkaltaan alhaisista, ja kulutuksenkestävistä materiaaleista. Vertailukappaleen 66 yläpinta voidaan valmistaa kiinteästä keramiikasta, safiirista, synteettisestä timantista tai vastaavasta. Ferriittikohdelaatta 42 ja kosketuslaatta 60 voivat sisältää sileän päällysteen, kuten timanttikalvo, plasmaruisku-tettu ja limikeramiikka, tai ohuen keraamisen safiirisuojuksen, joka jälkikoneiste-taan ja limitetään. Ferriittikohdelaatta 60 ja induktori 33 voidaan myös asentaa ensimmäisen ilmaisinpään 82 ja toisen ilmaisinpään 84 välisin vaihdetuin paikoin.

Seuraavassa viitataan kuvioon 5, jossa esitetään esillä olevan keksinnön mukaisen ilmaisimen vaihtoehtoista suoritusmuotoa, jota osoitetaan yleisesti numerolla 80. Ilmaisin 80 on sovitettu mittaamaan rainan paksuutta ilman suoraa kosketusta rainan 12 kumpaankaan puoleen.

Kuten aikaisemmin kuvatussa suoritusmuodossa, ilmaisin 80 voi sijaita hyvin lähellä liikkuvaa rainaa 12. Rainan paksuus, tai kaliberi, mitataan ensimmäisen ilmaisinpään 82, joka ei kosketa rainaa 12, ja vastapäätä olevan toisen ilmaisinpään 84 avulla, joka niinikään ei kosketa rainaa 12. On käsitettävä, että vaikka ilmaisinpäät kuvataan kosketuksettomina, jokin satunnainen rainan 12 ja ilmaisinpäiden välinen kosketus voi esiintyä. Esillä olevan kuvauksen asiayhteydessä, kosketukseton tarkoittaa sitä, että varsinaiset mittaukset eivät edellytä rai-nan 12 ja kummankaan ilmaisinpään välistä fyysistä kosketusta.

Ensimmäinen pää 82 käsittää optisen siirtymän ilmaisinanturin 86, joka käyttää konfokaalista kromaattista aberraatiota määrittääkseen etäisyyden rainan 12 yläpintaan 16. Anturi 86 käsittää objektiivin 88, joka muuttaa taitekerrointa aallonpituuden funktiona. Valolähde ja optinen spektrografi (ei esitetä) ovat yhteydessä linssiin 88 valokaapelin 94 kautta. Ilmaisinanturi 86 antaa etäisyysmittauk-sen, joka ilmaisee etäisyyttä linssistä 88 rainan 12 yläpintaan 16.

Ensimmäinen ilmaisinpää 82 käsittää lisäksi induktorin 98, jossa on ferriittirengassydän 100 käämeineen 102. Sydän 100 on rengasmainen, muodostaen keskiavauman 104, joka aikaansaa linssin 88 ja rainan 12 välisen optisen reitin. On tärkeää tuntea induktorin 98 ja anturin 86 väliset suhteelliset etäisyydet, joten ferriittirengassydän 100 on välin päässä anturista 86 välikkeellä 106, jonka koko tunnetaan tarkasti niin, että tiedetään tarkka etäisyys linssiin 24. Induktori 98 on koaksiaalinen linssiin 88 nähden ja sitä käytetään mittaamaan etäisyyttä ferriit-tikohdelaattaan 108 magneettisesti toisessa ilmaisinpäässä 84. Induktanssi muunnetaan siirtymän mittaukseksi elektroniikkayksikön (ei esitetä) toimesta. Kuten aikaisemmassa suoritusmuodossa, induktori 98 ja kohdelaatta 108 voidaan vaihtaa, kun kohdelaatta on ensimmäisessä päässä 82 ja induktori sijaitsee toisessa päässä 84. Lisäksi, muitakin magneettisia mittausmenetelmiä voidaan käyttää.

Toinen pää 84 käsittää myös optisen siirtymän ilmaisinanturin 114, joka käyttää konfokaalista kromaattista aberraatiota määrittämään etäisyys rainan 12 pohjapintaan 14. Anturi 114 käsittää objektiivin 116, joka muuttaa taitekerrointa aallonpituuden funktiona. Anturi 114 katsoo rainan 12 pohjapintaa 14 kohdelaa-tan 108 avauman 115 kautta. Virheiden minimoimiseksi toisen anturin 114 optinen akseli on edullisesti koaksiaalinen ensimmäisen anturin 86 optiseen akseliin nähden. Toisin sanoen, sama piste rainalla 12 mitataan sekä pohjapinnassa 14 että yläpinnassa 16. Valolähde ja optinen spektrografi (ei esitetä) ovat yhteydessä linssiin 116 valokaapelin 122 kautta. Ilmaisinanturi 114 tuottaa etäisyysmittauk-sen, joka esittää etäisyyttä linssistä 116 rainan 12 pohjapintaan 14.

Mittaamalla kunkin ilmaisinpään 82 ja 84 välinen etäisyys induktorilla 98, ja mittaamalla kunkin anturin 86 ja 114 etäisyys rainan 12 yläosaan 16 ja pohjaan 14 konfokaalisilla linsseillä 88 ja 116 rainan 12 paksuus voidaan siten mitata.

Ilmaisin 80 käsittää ilmakantojärjestelyn 126, joka vaikuttaa liikkuvan rainan 12 stabiloimiseksi ja tasoittamiseksi. Ilmakantojärjestely 126 käsittää oh-jauskiskot 128a ja 128b, jotka ulottuvat poikittaiskonesuunnassa ja sijaitsevat vastakkaisissa päissä ylävirrassa ja alavirrassa ensimmäistä ilmaisinpäätä 82. Muun suoritusmuodon mukaan ohjauskisko 128 voi olla ympyrän muotoinen, ulottuen ympäryksellisesti koko ilmaisimen 80 ympärille (ks. kuvio 5C). Vielä muussa suoritusmuodossa ohjauskiskot 128a ja 128b voivat kukin olla kaarevia tai käyriä. Oh-jauskiskot 128 suuntaavat paineilman usean reiän 129 kautta alaspäin kohti rai-naa 12.

Ensimmäinen pää 82 käsittää myös portin 130, joka on yhteydessä kammioon 132, joka sijaitsee linssin 88 ja rainan 12 välissä. Ilma syötetään portin 130 kautta kammioon 132 ja avauman 104 kautta kohti rainaa 12. Kuten tarkastellaan tässä jäljempänä, tämä edistää ryppyjen poistamista rainalta 12 mittausalueessa. Ilman poisto avauman 104 kautta auttaa lisäksi estämään epäpuhtauksia saapumasta kammioon 132 ja likaamasta linssiä 88.

Toinen ilmaisinpää 84 käsittää portin 134, joka siirtää paineilmaa perifeeriseen kammioon 136, joka syöttää loveen 138 ferriittikohdelaatan 108 periferialla. Lovi 138 voi olla rengasmainen, ja sijaitsee sisäänpäin ohjauskiskosta 128 ja voi ulottua yli kohdelaatan 108 koko periferian. Lovi 138 voi olla viistossa suunnaten ilmaa ylöspäin ja ulospäin. Rengas 139 voi sijaita ulospäin lovesta 138 joka, poikkileikkauksena, kaartaa poispäin rainasta 12. Eräässä suoritusmuodossa rengas 138 käsittää ylöspäin kuperan profiilin.

Kammio 136 on yhteydessä linssin 116 edessä sijaitsevaan keski-kammioon 140 kanavan 142 kautta. Kyseisin järjestelyin raina 12 leijuu pienen etäisyyden päässä ferriittikohdelaatan 108 yläpuolella. Avauman 115 ja perifeerisen loven 134 kautta vihaavan ilman suhdetta voidaan ohjata ohjausventtiilillä 144. Suhteen on oltava tasapinossa nostaen rainaa 12 juuri irti koskettamasta pohjapään 84 keskialuetta kun se samalla ei epämuodosta rainan 12 paikallista muotoa. Avauman 136 kautta vihaava ilma auttaa pitämään linssin 88 puhtaana ja mahdollistaa ilmakannon lisänoston, kiristäen rainaa 12 ilman fyysistä kosketusta.

Ilmakantojärjestely 126 kiristää rainaa 12 ohjaten tasaisuutta ja samansuuntaisuutta optista mittausta vahen. Ohjauskiskot voidaan säätää pakottamaan rainaa 12 kulkemaan ilmaisimen 80 kautta siksak- tai serpentiinikuviossa ensimmäisen ilmaisinpään 82 ja toisen ilmaisinpään 83 välisessä raossa. Järjes tely vaikuttaa saattaen arkin litteäksi taivuttamalla sitä vastakkaisiin suuntiin sen kulkiessa ilmaisimen kautta. Rainan kiristystä optisessa mittauspisteessä edistää lisäksi kohotettu nokka 146, joka on kiinnitetty avauman 115 ympäröivään kohde-laattaan 108 ja edistää lievää rainan nousua optisessa mittausalueessa. Nokka 146 voidaan valmistaa sileästä, epämagneettisesta ja epäjohtavasta materiaalista niin, että se ei vaikuta magneettisiin mittauksiin.

Seuraavassa viitataan kuvioihin 6 ja 7, jossa esitetään ilmaisimen toista vaihtoehtoista suoritusmuotoa, joka osoitetaan yleisesti numerolla 150. Kuten edellä kuvatussa suoritusmuodossa, ilmaisin 150 voi sijaita hyvin lähellä suunnassa D liikkuvaa rainaa 12. Rainan paksuus, tai kaliberi, mitataan ensimmäisen ilmaisinpään 152 avulla, joka ei kosketa rainaa 12, ja toisen ilmaisinpään 154 avulla, joka ei myöskään kosketa rainaa 12.

Ensimmäinen pää 152 käsittää optisen siirtymän ilmaisinanturin 156, joka käyttää konfokaalista kromaattista aberraatiota määrittäen etäisyyden rainan 12 yläpintaan 16. Anturi 156 käsittää objektiivin 158, joka muuttaa taitekerrointa aallonpituuden funktiona. Valolähde ja optinen spektrografi (ei esitetä) ovat yhteydessä linssiin 158 valokaapelin 160 kautta. Ilmaisinanturi 156 mittaa etäisyyttä linssistä 158 rainan 12 yläpintaan 16.

Ensimmäinen ilmaisinpää 152 käsittää lisäksi ensimmäisen leijuvan ohjaimen 162, joka leijuu ilmatyynyllä rainan 12 yläpuolella. Leijuva ohjain 162 voi olla ilmatyynyn symmetrian ja samansuuntaisen noston varmistava kiertosymmet-riakappale. Ohjain 162 käsittää induktorin 164, jossa on rengasmainen ferriittiren-gassydän 166 käämeineen 168. Sydän 166 muodostaa keskiavauman 170, jossa sijaitsee ohut ikkuna 171. Ikkuna 171 voi olla läpikuultavaa tai puoliläpikuultavaa materiaalia. Yhdessä tai useassa suoritusmuodossa ikkuna 171 on valmistettu lasista tai safiirista. Induktoria 164 käytetään mittaamaan etäisyyttä ferriittikohde-laattaan 172 magneettisesti toisessa leijuvassa ohjaimessa 174. Induktanssi muunnetaan siirtymän mittaukseksi elektroniikkayksikön (ei esitetä) toimesta.

Ensimmäinen leijuva ohjain 162 käsittää ulkoisen kappaleen 176, joka muodostaa sisäkammion 178. Holkki 180 ulottuu ylöspäin kappaleesta 176 ja vastaanotetaan reikään 182. Pallo-osio 184 ulottuu säteittäin ulospäin hoikista 180 pienin välyksin reikään 182, ja pienen poistuvan ilmamäärän muodostaessa kitkattoman ilmakannon pallo-osion 184 ympärille mahdollistaen ohjaimen 162 vapaan kulma-ja aksiaalisen niveltymisen reiässä 182. Kitkaton leijunta yhdessä pneumaattisen voimatasapainon kanssa sallii ohjaimen 162 saavuttavan tasapai- nopaikan, joka on samansuuntainen ja suhteellisen muuttumattomalla etäisyydellä rainan 12 yläpintaan nähden. Paineilma vastaanotetaan portin 186 kautta ensimmäisessä päässä 152. Sen jälkeen ilma siirtyy kammioon 178 hoikin 180 muodostaman tuloaukon kautta. Useat välein erilliset reiät tai ympäryksellisesti ulottuvat lovet 188 sijaitsevat kappaleen 176 pohjapinnassa 190 niin, että paineilma suunnataan alaspäin kohti rainaa 12. Tällä tavoin ensimmäinen ohjain 162 pidetään rainan 12 yläpuolella itsesäätyvin tavoin.

Toinen pää 154 käsittää optisen siirtymän ilmaisinanturin 192, joka on suunnattu aksiaalisesti anturiin 156 nähden, joka käyttää konfokaalista kromaattista aberraatiota määrittämään etäisyys rainan 12 pohjapintaan 14. Anturi 192 käsittää objektiivin 194, joka muuttaa taitekerrointa aallonpituuden funktiona. Anturi 192 katsoo rainan 12 pohjapintaa 14 ikkunan 196 kautta, joka sijaitsee keskeisesti kohdelaatalla 172. Ikkuna 196 voi olla läpikuultavaa tai puoliläpikuultavaa materiaalia. Yhdessä tai useassa suoritusmuodossa ikkuna 196 on valmistettu lasista tai safiirista. Valolähde ja optinen spektrografi (ei esitetä) ovat yhteydessä linssiin 194 valokaapelin 198 kautta. Ilmaisinanturi 192 mittaa etäisyyttä linssistä 194 rainan 12 pohjapintaan 14.

Toinen leijuva ohjain 174 käsittää ulkoisen kappaleen 200, joka muodostaa sisäkammion 202. Pallo-osio 208 ulottuu säteittäin ulospäin hoikista 204 pienin välyksin reikään 206, ja pienen poistuvan ilmamäärän muodostaessa kitkattoman ilmakannon pallo-osion 208 ympärille mahdollistaen ohjaimen 174 vapaan kulma- ja aksiaalisen niveltymisen reiässä 206. Kitkaton leijunta yhdessä pneumaattisen voimatasapainon kanssa mahdollistavat ohjaimen 174 saavuttavan tasapainopaikan, joka on samansuuntainen ja suhteellisen muuttumattomalla etäisyydellä rainan 12 alapintaan nähden. Paineilma vastaanotetaan portin 210 kautta toisessa päässä 154. Sen jälkeen ilma siirtyy kammioon 202 hoikin 204 muodostaman tuloaukon kautta. Useat välein erilliset reiät tai lovet 212 sijaitsevat kappaleen 200 yläpinnalla 214 niin, että paineilma suunnataan kammiosta 202 ylöspäin kohti rainaa 12. Tällä tavoin toinen ohjain 174 pidetään rainan 12 alapuolella itsesäätyvin tavoin.

Ohjaimien 162 ja 174 suunnitteluparametrit, ja myös ilmanpaineet, voidaan valita sellaisiksi, että kukin pidetään noin 100 pm matkan päässä rainan 12 kustakin pinnasta. Koska ohjaimet 162 ja 174 pidetään suhteellisen lähellä rainaa 12 (ja siten toisiaan), myös induktori 164 ja ferriittikohdelaatta 172 pidetään hyvin lähellä ja voidaan siten suunnitella erittäin tarkoiksi, ja myös kooltaan pieniksi.

Kuten tarkasteltuna edellä, ikkunat 171 ja 196 voivat olla lasia, safiiria tai vastaavaa ja niitä voidaan käyttää ilmaisimen 150 kalibroinnissa. Eräässä suoritusmuodossa ikkunat 171 ja 196 voivat halkaisijaltaan olla esimerkiksi 5 mm ja tarkkuuskoneistettuja 0,2 mm:n paksuuteen. Kuten on nähtävissä kuviossa 7 ja 8, aberraation kromaattiset optiset reitit 216a, 216b ja 216c, jotka palaavat valokaapeliin fokusoituina, lähtevät kolmesta eri paikasta; 216a heijastuu rainan 12 yläpinnasta 16, 216b heijastuu ikkunan 171 pohjapinnasta 218 ja 216c heijastuu ikkunan 171 yläpinnasta 220. Toisen anturin 192 kromaattiset reitit heijastuvat vastaavasti rainan 12 pohjapinnasta 14, ja myös ikkunan 196 ylä-ja pohjapinnasta 222 ja 224.

Anturit 156 ja 192 pystyvät erottamaan monta pintaheijastusta samanaikaisesti ja määrittämään kunkin pinnan paikan erikseen. Menetelmällä, ohjainten 162 ja 174 niveltyessä, kukin kolmesta pinnasta voidaan paikallista ja mitata käyttäen optista spektrografia. Kun myös kunkin ohjaimen 162 ja 174 välinen etäisyys tunnetaan, rainan paksuus on johdettavissa käyttäen induktoria 164 ja kohdelaattaa 172.

Kuten on todettu edellä, kun optinen reitti kulkee ikkunoiden 171 ja 196 kautta, muut signaalit 216b ja 216c generoidaan optisessa siirtymän mittauksessa.

Seuraavassa viitataan kuvioon 8, jossa esitetään esimerkillistä ylä- ja pohjaspektrografien 226a ja 226b vastaavien huippujen kromaattista erotusta. Spektrografi 226a ilmaisee kolmea huippua kolmelle optiselle rajapinnalle g-ι, g2 ja Dt0p ylälaitteen kohdalla, ja g3, g4 ja Dbot pohjalaitteen 226b kohdalla. Koska ikkunan paksuus on mitattavissa tarkasti, ja koska ikkunan paksuus pysyy ajassa vakaana, kyseisiä lisäsignaaleja g-ι, g2, g3, ja g4 voidaan käyttää rainan kallistuman korjauksessa dynaamisesti. Signaaleja voidaan lisäksi käyttää ohjaimien 162 ja 174 korkeuden määrittämiseksi rainaa 12 mitattaessa.

Leijuvat ohjaimet 162 ja 174 ovat vapaita siirtymään liikkuvan rainan 12 mukana, ja tästä syystä niihin voi kohdistua mittauksessa eriasteinen kallistuma. Tuloksena optinen akseli ja magneettinen akseli ehkä eivät enää ole samansuuntaisia, mikä voi aiheuttaa mittausvirheitä. Seuraavassa viitataan kuvioon 9, jossa esitetään menetelmää tuloksena olevan virheen korjaamiseksi dynaamisesti milloin optinen akseli ei ole kohtisuorassa suhteessa liikkuvaan rainaan 12. Ik- kunan 171 mitattua näennäistä paksuutta tmgi ja todellista paksuutta tagi käytetään ohjaimen 162 ja liikkuvan rainan 12 välisen todellisen kohtisuoran etäisyyden daABi määrittämiseksi dynaamisesti. Koska lasi-ikkunan 171 todellinen paksuus tagi on tunnettu (ja vakio), ylä-ja pohjalasipintojen 218 ja 220 tai 222 ja 224 välistä mitattua etäisyyttä voidaan käyttää eri leijuvien ohjaimien 162 ja 174 kallistuskulman Θαβι ja Θαβ2 määrittämiseksi. Tällöin todellinen ohjainkorkeus daABi ja daAB2 lasketaan jäljempänä mainituin trigonometrisin vaihein käyttäen mitattuja ohjainkorkeuksia dmABi ja dmAB2·

Käyttäen menetelmää, ohjaimet 162 ja 174 pystyvät niveltymään seuraten paikallista rainan kallistumaa ja huojuntaa aikaansaaden samalla tarkkoja mittauksia. Todetaan myös, että mitattu lasin paksuus on aina suurempi tai yhtä kuin ikkunoiden todelliset paksuudet. On toisaalta käsitettävä, että tarvitaan ehkä sopiva optinen tiheyskorjaus, koska optisen reitin osuus kulkee muun väliaineen kuin ilman kautta.

Seuraavassa viitataan kuvioon 10, jossa esitetään ilmaisimen kolmatta vaihtoehtoista suoritusmuotoa, joka osoitetaan yleisesti numerolla 230. Kuten edellä kuvatuissa suoritusmuodoissa, ilmaisin 230 voi sijaita hyvin lähellä rainaa 12. Rainan paksuus, tai kaliberi, mitataan ensimmäisen ilmaisinpään 232, joka ei kosketa rainaa 12, ja toisen ilmaisinpään (ei esitetä) avulla, joka voi yleensä peilata ensimmäisen pään 232.

Ensimmäinen pää 232 käsittää optisen siirtymän ilmaisinanturin 234, joka käyttää konfokaalista kromaattista aberraatiota, määrittäen etäisyyden rainan 12 yläpintaan 16. Anturi 234 käsittää objektiivin 236, joka muuttaa taitekerrointa aallonpituuden funktiona. Valolähde ja optinen spektrografi (ei esitetä) ovat yhteydessä linssiin 236 valokaapelin 238 kautta.

Ensimmäinen ilmaisinpää 232 käsittää lisäksi ensimmäisen ohjaimen 240, joka leijuu ilmatyynyllä rainan 12 yläpuolella. Ohjain 240 käsittää induktorin 242, jossa on rengasmainen ferriittirengassydän 244 käämeineen 246. Sydän 244 muodostaa keskiavauman 248, jossa sijaitsee rengasmainen laatta 250. In-duktoria 242 käytetään mittaamaan etäisyyttä ferriittikohdelaattaan (ei esitetä) magneettisesti toisessa ohjaimessa (ei esitetä) rainan 12 vastakkaisella puolella. Induktanssi muunnetaan siirtymän mittaukseksi elektroniikkayksikön (ei esitetä) toimesta.

Ohjain 240 vastaa oleellisesti ohjainta 162 paitsi, että rengasmainen laatta 250 sijaitsee keskiavaumassa 248 ikkunan 171 sijaan. Tämä aikaansaa esteettömän näkyvyyden liikkuvan rainan pintaan 16 ilman ikkunaa, joka mahdollisesti keräisi likaa ja vaatisi säännöllistä puhdistusta. Tässä järjestelyssä anturi 234 voi sisältää saman linssin 236 kautta optisesti katsovan usean kuidun (valokaapelin). Kyseiset kuidut käyttävät samaa linssiä 236 valon toimittamiseksi ja keräämiseksi, mutta joiden sivuttaiset sijainnit ovat siirrettyjä. Esimerkiksi kuviossa 11a esitetään esimerkillistä poikkileikkausta kuitujärjestelystä, jossa on keskikuitu 252, joka mittaa etäisyyttä rainaan 12 rengasmaisen laatan 250 keskiavauman 254 kautta, kun useat kuidut 256 sijaitsevat ympäryksellisesti välien erillään kes-kikuidun 252 ympärillä ja mittaavat etäisyyttä rengasmaiseen vertailu laattaan 250. Kyseisiä mittauksia voidaan käyttää ohjaimen 240 kallistuman laskennassa. Koska ohjaimen 240 kallistuma on yleensä samansuuntainen rainan 12 kallistumaan nähden, mitattua ohjauskallistumaa voidaan käyttää rainan 12 mitatun kaliberin korjaamiseksi dynaamisesti. On käsitettävä, että kuvion 11Aja myös kuvioiden 11B ja 11C kuitujärjestelyä voidaan käyttää yhdessä tai useassa aikaisemmassa ilmaisimen suoritusmuodossa.

Seuraavassa viitataan kuvioon 11B, jossa esitetään vaihtoehtoista kuitujärjestelyä, jossa useat kuidut 256 on järjestetty riviin poikittaiskonesuunnassa fokusoitaviksi materiaalille kuviossa 12 esitetyssä kuvioinnissa. Kuvantaspektro-grafi voi tutkia kunkin eri kuidun 256. Kuviossa 13 esitetään esimerkillistä tulos-käyrää. Kuten on nähtävissä, kukin kuitu on suunnattu eri viivalle poikittain 2D ku- vantaspektrografia (A1 ... An) ja eri siirtymät määritetään signaalinkäsittelyssä. Kukin eri spektriviiva aikaansaa korkean resoluution pintaprofiilin. Kuidut 256 voidaan järjestää verrannollisen leveiksi verraten nykyisiin linjassa oleviin paksuu-denmittauslaitteisiin. Keskietäisyys materiaalin pintaan voidaan vaihtoehtoisesti arvioida keskispektrihajonnasta kussakin integraatiokohdassa Δχ. Vielä muussa suoritusmuodossa kuitujen 256 linjaa voidaan käyttää kallistuman mittauksessa pitkin konesuunta-akselia, mahdollistaen siten automaattisen korjauksen. Vielä muussa suoritusmuodossa kuitujen 256 ottamat mittaukset voivat korreloida karkeus-, huokoisuus-, tai ajettavuusmittaukseen.

Seuraavassa viitataan kuvioon 11C, jossa esitetään vaihtoehtoista katujärjestelyä, jossa kuidut 256 on järjestetty toimittamaan kaksiulotteisen pinta-alaprofiilin. Tässä suoritusmuodossa useat spektrografit voivat olla erillisiä tai voidaan yhdistää aikaansaaden 2d -spektrografin (ei esitetä) mittausetäisyyden arkkiin useammassa kuin yhdessä pisteessä (ts. riveihin järjestettyjä pikseleitä). Järjestely mahdollistaa siirtymän ja myös rainan kallistuman mittauksen sekä poikit-taiskone- että konesuunnassa. Kuten on tarkasteltu edellä, rainan kallistuma voi saattaa paksuudenmittauksen virheelliseksi johtuen aksiaalisista optisista siirtymistä yhdistettyinä kahden vastakkaisen optisen anturin johonkin epäkeskisyy-teen. Rainan kallistuman mittaus mahdollistaa mittausvirheiden kompensoinnin. Kuidut 256 voidaan järjestää verrannolliseen leveyteen verraten nykyisiin linjan paksuudenmittauslaitteisiin. Keskietäisyys materiaalin pintaan voidaan vaihtoehtoisesti toimittaa kunkin kuidun 256 antoa keskimääräistämällä. Vielä muussa suoritusmuodossa, edellyttäen, että pinnan intensiteetti on korkea ja integrointiai-ka hyvin pieni, kuiduilla 256 otetut mittaukset voivat korreloida 2D karkeus-, huokoisuus-, tai ajettavuusmittaukseen.

Seuraavassa viitataan kuvioon 14, esitetään rainan 12 profiilia, kun karkea pinta tutkitaan valosäteellä 258. Tuloksena oleva mitattu siirtymä 260 esitetään kuviossa 15a, joka esittää odotettuja havaittuja spektrejä, jos näyte siirtyy hitaalla nopeudella, tai jos integrointiaika on hyvin suuri, pintavaihtelujen erottamiseksi. Intensiteetti tietyllä aallonpituudella olisi verrattain hyvin korkea tällaisessa järjestelyssä, kuten esitetään kuviossa 15b. Jos sama pintamittaus toimitetaan nopeammassa rainan nopeudessa tai alhaisemmassa integrointiajassa, kuviossa 16a voidaan nähdä, että mitattu etäisyys on anturin mittaama keskietäisyys 264 spektrografin integrointiajassa. Kuvio 16b esittää tuloksena olevan spektrilevey-den 262 laajennusta johtuen karkean pinnan integroidusta mittauksesta. Suhde on todettavissa analyyttisesti ja/tai empiirisesti hajontamäärän perusteella integ- raatioetäisyyden ja pintakarkeuden funktiona. Tämä mahdollistaa usean hyödyn, pintatopografiaa voidaan käyttää linjassa olevana arkin sileys- tai kiiltoindikaatto-rina, ja arkin paksuudenmittaus on korjattavissa topografian aiheuttamille mittausvirheille.

On käsitettävä, että edellä mainitun yhden tai usean esimerkillisen suoritusmuodon kuvaus on tarkoitettu vain havainnollistavaksi, ennemmin kuin tyhjentäväksi esillä olevan keksinnön kuvaukseksi. Tavanomaisen ammattitaidon omaavat henkilöt pystyvät toimittamaan tiettyjä lisäyksiä, poistoja, ja/tai muunnoksia esitetyn aihepiirin yhteen tai useaan suoritusmuotoon poikkeamatta oheisten patenttivaatimusten määrittämästä keksinnön hengestä tai sen suoja-alasta.

Claims (8)

1. Ilmaisin liikkuvan rainan paksuuden monitoroimiseksi, kun ilmaisin käsittää ensimmäisen ilmaisinpään (18), joka sijaitsee liikkuvan rainan (12) ensimmäisellä puolella ja sisältää optisen mittauslaitteen, joka on sovitettu mittaamaan etäisyyttä liikkuvaan rainaan (12), ja toisen ilmaisinpään (20), joka sijaitsee liikkuvan rainan (12) toisella puolella vastapäätä mainittua ensimmäistä puolta; tunnettu siitä, että ilmaisin lisäksi käsittää: induktorin (24), joka sijaitsee mainitussa ensimmäisessä (18) tai mainitussa toisessa (20) ilmaisinpäässä ja sisältää ferriittirengassydämen (34) ja käämin (36); kosketuslaatan (51), joka on kiinnitetty mainittuun toiseen ilmaisinpää-hän (20) ja sisältää usean imuloven (62); kohdelaatan (33), joka on kiinnitetty mainittuun ensimmäiseen (18) tai mainittuun toiseen (20) ilmaisinpäähän vastapäätä mainittua induktoria (33), jossa mainittu induktori (33) on sovitettu mittaamaan etäisyyttä mainittuun kohdemaitaan (42); ja optisen vertailukappaleen (66), joka sijaitsee mainitussa toisessa ilmaisinpäässä (20) keskeisesti mainittuun kosketuslaattaan (60) nähden ja on kohdistettu aksiaalisesti mainittuun optiseen mittauslaitteeseen, kun mainittu optinen vertailukappale (66) sijaitsee lähempänä mainittua ensimmäistä ilmaisinpäätä (18) kuin mainittu kosketuslaatta (60) ja mainitut imulovet (62) ovat välein erillään mainitusta optisesta kappaleesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaisin, tunnettu siitä, että mainittu optinen mittauslaite käsittää aksiaalisen kromaattisuuden omaavan objektiivin (24), kun mainittu optinen mittauslaite on sovitettu mittaamaan etäisyyttä liikkuvan rainan (12) mainittuun ensimmäiseen puoleen käyttäen konfokaalista kromaattista aberraatiota.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ilmaisin, tunnettu siitä, että ilmaisin lisäksi käsittää valolähteen, joka on yhteydessä mainittuun objektiiviin (24) valokaapelin (30) kautta, kun spektrografi (26) vastaanottaa heijastuneen signaalin mainitun valokaapelin (30) kautta.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen ilmaisin, tunnettu siitä, että mainittu spektrografi (26) analysoi mainitun heijastuneen signaalin ja laskee optisen etäisyysarvon.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen ilmaisin, tunnettu siitä, että ilmaisin lisäksi käsittää elektroniikan, joka on sovitettu vastaanottamaan signaalin induktorista (33) ja muuntaman mainitun signaalin induktorin etäisyysarvoksi.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaisin, tunnettu siitä, että mainitut imulovet (62) ulottuvat mainitun kosketuslaatan (60) kautta ja ovat yhteydessä tyhjiökammioon (63), joka sijaitsee mainitun kosketuslaatan (60) alapuolella, kun tyhjiögeneraattori (64) imee ilman mainitusta tyhjiökammiosta (63).

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaisin, tunnettu siitä, että ilmaisin lisäksi käsittää kehyksen, joka on sovitettu kantamaan mainittua koske-tuslaattaa (60), ja lineaarisen toimilaitteen, joka on sovitettu siirtämään mainitun kehyksen valinnaisesti mainittuun ensimmäiseen ilmaisinpäähän (18) nähden.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ilmaisin, tunnettu siitä, että mainittu usea imulovi (62) sijaitsee mainitulla kohdelaatalla (42) niin, että mainittu liikkuva raina (12) kulkee yli ainakin kahden mainitusta useasta imulovesta (62) ennen kosketusta mainittuun optiseen vertailukappaleeseen (66).