DE4439972C2

DE4439972C2 - Device for measuring material properties of a flat measured material

Info

Publication number: DE4439972C2
Application number: DE19944439972
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl Phys Schaust
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell GmbH
Priority date: 1994-11-09
Filing date: 1994-11-09
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: DE4439972A1; WO1996015441A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vor richtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to a front Direction according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 3 843 890 bekannt, bei der ein Abtaststrahl über ein Kalibrierfilter geführt wird, bevor er das eigentliche Meßgut abtastet.Such a device is known, for example, from US Pat. No. 3,843,890 known in which a scanning beam over a Calibration filter is performed before the actual Samples to be measured.

Die US-PS 5 073 712 zeigt ferner eine derartige Meßvorrichtung, bei der zu beiden Seiten des Meßgutes Kompensationsmuster und in einem feststehenden Gehäuse, in dem ein Abtastspiegel rotiert, zwei Kalibriermuster angeordnet sind. Durch die Erfassung von jeweils zwei Kompensations- und Kalibriersignalen kann jeweils eine Mittelung der Signale vorgenommen werden.U.S. Patent No. 5,073,712 also shows one such Measuring device, on both sides of the material to be measured Compensation pattern and in a fixed housing, in which a scanning mirror rotates, two calibration patterns are arranged. By capturing two Compensation and calibration signals can be one The signals are averaged.

Während dieser Stand der Technik einen feststehenden Abtastkopf benutzt, wobei ein in dem Kopf rotierender Spiegel den durch eine Quelle erzeugten Lichtstrahl über die Bahn des Meßgutes zieht und Sensoren das Reflexlicht erfassen, sind andererseits Meßanordnungen bekannt, bei denen ein Meßwagen quer zu dem flächenhaften Meßgut bewegt wird. Hierbei kann in einer Transmissionsmessung das Meßgut durch eine Quelle mit Infrarotstrahlung oder radioaktiver Strahlung durchstrahlt und über einen Detektor auf der anderen Seite des Meßgutes die Strahlung empfangen werden. Die Strahlungsquelle und der Detektor befinden sich jeweils in einer oberen und unteren Hälfte des Meßwagens, wobei sich das flächenhafte Meßgut zwischen beiden Teilen des Meßwagens erstreckt. Bei einer Remissionsmessung befinden sich Quelle und Detektor in einem Meßkopf auf einer Seite des Meßgutes.During this state of the art a fixed one Readhead used, one rotating in the head Mirror the light beam generated by a source the path of the material to be measured pulls and sensors the reflected light capture, on the other hand, measuring arrangements are known at which a measuring car across to the flat measuring material is moved. This can be done in a transmission measurement the measured material through a source with infrared radiation or radiates radiation and over one Detector on the other side of the material to be measured be received. The radiation source and the detector are located in an upper and lower half of the measuring car, whereby the flat measuring material extends between both parts of the measuring car. At a The reflectance measurement is located in the source and detector a measuring head on one side of the sample.

Auch bei diesem Stand der Technik mit einem quer zu dem bewegten flächenhaften Meßgut beweglichen Meßwagen ist es bekannt, eine Kalibrierung bzw. Standardisierung der Messung vorzunehmen. So kann man ein Testmuster mit bekannten Materialeigenschaften seitlich von dem bewegten Meßgut stationär anordnen und mit der Meßeinrichtung vermessen. Ferner zeigt die EP 0 195 168 ein System, bei dem Kalibriermuster auf einer rotierenden Scheibe in den Weg zwischen Strahlungsdetektor und Strahlungsquelle gebracht werden können, wenn sich der Meßwagen seitlich von dem flächenhaften Meßgut befindet. Ähnliche Kalibriereinrichtungen zeigen die US-PS 3 864 573 und die US-PS 3 955 086.Also in this state of the art with one across It is moving, flat measuring object, mobile measuring vehicle known, a calibration or standardization of Measure. So you can use a test pattern known material properties laterally from the moving Arrange the sample stationary and with the measuring device measured. Furthermore, EP 0 195 168 shows a system in which the calibration pattern on a rotating disc in the Path between radiation detector and radiation source can be brought if the measuring car is to the side of the flat measuring material. Similar calibration devices are shown in US Pat. Nos. 3,864,573 and U.S. Patent 3,955,086.

Durch die Korrelation der bekannten Materialeigenschaften mit den Detektorsignalen können Kalibrierparameter bestimmt werden. Mit solchen Kalibrierparametern und einem zugehörigen Meßmodell ist es möglich, die Materialeigenschaften eines unbekannten Musters zu bestimmen. Da diese Grundkalibrierung aufwendig ist und nur von entsprechend geschultem Personal durchgeführt werden kann, wird die Meßeinrichtung im Dauerbetrieb in regelmäßigen Zeitabständen standardisiert. Dabei wird ohne Meßgut die Stärke der Strahlung bei offener Blende vermessen und zusätzlich wird bei geschlossener Blende ein Nullabgleich durchgeführt. Dieses Verfahren ist als Zweipunktstandardisierung bekannt. Dies ermöglicht es beispielsweise, das Absinken der Aktivität einer radioaktiven Quelle auf Grund ihrer Halbwertszeit zu kompensieren sowie die Messung unempfindlich gegen Langzeitdriften in der Elektronik zu machen.By correlating the known material properties with the Detector signals can determine calibration parameters will. With such calibration parameters and one associated measurement model, it is possible to Material properties of an unknown pattern determine. Since this basic calibration is complex and only carried out by appropriately trained personnel can be, the measuring device is in continuous operation standardized at regular intervals. Doing so Without measuring material, the strength of the radiation with the aperture open is measured and additionally with the cover closed performed a zero adjustment. This procedure is called Two-point standardization known. This makes it possible for example, the decrease in activity of one radioactive source due to its half-life compensate as well as the measurement insensitive to To make long-term drifts in electronics.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufbau der Vorrichtung für eine Kalibrierung und Standardisierung wesentlich zu vereinfachen. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.Based on this state of the art, it is the task of the present invention, the structure of the device for calibration and standardization simplify. This task is solved according to the characterizing features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention Device can be found in the dependent claims.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben. Es zeigen:Based on the figures in the accompanying drawing following an embodiment of the invention Device described in more detail. Show it:

Fig. 1 den grundlegenden Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figure 1 shows the basic structure of the device according to the invention.

Fig. 2 das in Fig. 1 verwendete Kalibrier- und Standardisierband; und FIG. 2 shows the calibration and standardization tape used in FIG. 1; and

Fig. 3 Die Auswerte- und Steuereinrichtung für die Vorrichtung gemäß Fig. 1. Fig. 3, the evaluation and control device for the apparatus of FIG. 1.

Gemäß Fig. 1 bewegt sich ein flächenhaftes Meßgut 10, insbesondere eine Papierbahn senkrecht zur Zeichenebene. Ein über dem Meßgut angeordneter oberer Meßwagen 12 enthält eine Quelle 14 zur Abgabe beispielsweise einer radioaktiven Strahlung oder einer Infrarotstrahlung, wobei eine Blende 16 den auf das Meßgut 10 gelangenden Strahl begrenzt.Referring to FIG. 1, a planar material to be measured, in particular a paper web 10 moves perpendicular to the plane of the drawing. A arranged above the material to be measured upper measuring carriage 12 comprises a source 14 for discharging, for example, a radioactive radiation or an infrared radiation, wherein a diaphragm 16 limits the coming onto the material under test 10 beam.

Ein unter dem Meßgut 10 angeordneter und synchron mit dem oberen Meßwagen 12 bewegter unterer Meßwagen 18 enthält einen oder mehrere Detektoren 20 für den Empfang der durch das Meßgut 10 beeinflußten Strahlung. Die Empfangssignale werden nach Verstärkung in einem Verstärker 22 einer hier nicht dargestellten Auswerte schaltung zugeführt.A lower measuring carriage 18 , which is arranged under the measuring material 10 and moves synchronously with the upper measuring car 12, contains one or more detectors 20 for receiving the radiation influenced by the measuring material 10 . The received signals are fed to an evaluation circuit, not shown here, after amplification in an amplifier 22 .

Zwischen dem Detektor 20 und dem Meßgut 10 ist parallel zu dem Meßgut 10 ein Band 24 geführt, das in seiner näheren Ausgestaltung in Fig. 2 dargestellt ist. Das Band 24 ist über vier in den vier Eckpunkten eines Rechtecks angeordnete Umlenkrollen 26, 26′, 26′′ und 26′′′ geführt, wobei eine Umlenkrolle 26 über einen Motor 28 und eine Antriebsverbindung 30 antreibbar ist. Ein Positionssensor 32 erfaßt die jeweilige Stellung des Bandes.Between the detector 20 and the material 10 to be measured, a band 24 is guided parallel to the material 10 to be measured, which is shown in more detail in FIG. 2. The band 24 is guided over four arranged in the four corner points of a rectangle guide rollers 26 , 26 ', 26 ''and 26 ''', wherein a guide roller 26 via a motor 28 and a drive connection 30 can be driven. A position sensor 32 detects the respective position of the belt.

Es versteht sich, daß anstelle des hier gezeigten endlosen Bandes 24 auch ein Band verwendet werden kann, das auf zwei Rollen aufgewickelt ist und durch einen reversierbaren Antrieb der Rolle(n) auf- und abgespult werden kann.It goes without saying that instead of the endless belt 24 shown here, it is also possible to use a belt which is wound on two rolls and can be wound up and down by a reversible drive of the roll (s).

Gemäß Fig. 2 ist das Band 24 mit einem rechteckförmigen Fenster 34 und mit mehreren Kalibriermustern 36, 36′, 36′′ und 36′′′ versehen. Dem Fenster 34 und den Kalibrier mustern 36-36′′′ sind Codierungen 38, 38′, 38′′, 38′′′ und 38 ^IV zugeordnet, die durch den Positionssensor 32 abgelesen werden können. Beispielsweise besteht die Codierung aus lochförmigen Ausstanzungen, und der Positionssensor 32 besteht aus einer Lichtquelle und zugeordneten Lichtempfängern, mit denen die lochförmigen Ausstanzungen erfaßt werden.Referring to FIG. 2, the belt 24 with a rectangular window 34 and a plurality of calibration patterns 36, 36 ', 36' 'and is provided 36' ''. The window 34 and the calibration pattern 36-36 '''codes 38 , 38 ', 38 '', 38 '''and 38 ^{IV are} assigned, which can be read by the position sensor 32 . For example, the coding consists of punched holes and the position sensor 32 consists of a light source and associated light receivers with which the punched holes are detected.

Im normalen Meßbetrieb befindet sich das Fenster 34 zwischen der Quelle 14 und dem Detektor 20. Wenn der Meßwagen 12, 18 seitlich über das Meßgut 10 hinausbewegt ist, so kann eine Überprüfung des Kalibrierstatus erfolgen, indem Messungen mit den Kalibriermustern 36-36 ^IV durchgeführt werden. Dazu wird ein durch seine Codierung 38-38 ^IV gekennzeichnetes Kalibriermuster zwischen Quelle 14 und Detektor 20 bewegt. Ein Vergleich der in einem Meßmodellrechner gespeicherten Sollmeßwerte der Kalibriermuster mit den aktuellen Meßwerten der Materialeigenschaften der Kalibriermuster liefert den Kalibrierzustand der Meßeinrichtung. Treten zu große Abweichungen zwischen den gespeicherten und den aktuellen Meßwerten auf, so kann zum Einen eine neue Zweipunkt standardisierung durchgeführt werden, indem außerhalb des Meßgutes einmal das Fenster 34 zwischen die Quelle und Detektor 20 bewegt wird zur Messung der maximalen Intensität der Quelle 20 und sodann ein Teil des Bandes 24, der die Quelle 14 abschattet, dazwischenbewegt wird zur Messung des Dunkelzustandes des Detektors 20. Analog hierzu kann man auch die Blende 16 verschließen. Treten trotz der erfolgten Zweipunktstandardisierung weiterhin zu große Abweichungen auf, so erfolgt zum Anderen eine Alarmmeldung zur Reparatur der Meßeinrichtung auf der Bedienstation 48.In normal measuring operation, the window 34 is located between the source 14 and the detector 20 . If the measuring carriage 12 , 18 has moved laterally beyond the material 10 to be measured, the calibration status can be checked by carrying out measurements with the calibration patterns 36-36 ^IV . For this purpose, a calibration pattern, identified by its coding 38-38 ^IV , is moved between source 14 and detector 20 . A comparison of the target measurement values of the calibration pattern stored in a measurement model computer with the current measurement values of the material properties of the calibration pattern provides the calibration state of the measuring device. If there are too large deviations between the stored and the current measured values, on the one hand a new two-point standardization can be carried out by moving the window 34 between the source and detector 20 outside the measured material to measure the maximum intensity of the source 20 and then a portion of the tape 24 that shades the source 14 is interposed to measure the dark state of the detector 20 . Similarly, you can also close the aperture 16 . If, despite the two-point standardization, deviations that are too large continue to occur, an alarm message is also sent to repair the measuring device on the operating station 48 .

Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild eine mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zusammenwirkende Auswerte- und Steuereinrichtung. So werden die verstärkten Detektorsignale einer Auswerteelektronik 40 zugeführt. Eine Motor-Steuereinheit 42 vergleicht die durch den Positionssensor 32 erfaßte Istposition des Bandes 24 mit einer befohlenen Position des Bandes und bringt durch Ansteuerung des Motors 28 das Band 24 in diese befohlene Stellung. Eine Befehls- und Schnittstelleneinheit 44 ist zwischen die Einheiten 40 und 42 und einen Meßmodellrechner 46 geschaltet und kann auf die Quelle 14 Einfluß nehmen. Mit dem Meßmodellrechner 46 ist eine Bedienstation 48 und ein Drucker 50 verbunden. FIG. 3 shows in a block diagram an evaluation and control device which interacts with the device according to FIG. 1. The amplified detector signals are thus fed to evaluation electronics 40 . A motor control unit 42 compares the actual position of the band 24 detected by the position sensor 32 with a commanded position of the band and brings the band 24 into this commanded position by driving the motor 28 . A command and interface unit 44 is connected between the units 40 and 42 and a measurement model computer 46 and can influence the source 14 . An operating station 48 and a printer 50 are connected to the measurement model computer 46 .

Claims

1. Device for determining the properties of a planar measured material ( 10 ) with a radiation source irradiating the measured material ( 14 ) and a detector arrangement ( 20 ) which detects the radiation influenced by the measured material and with calibration patterns ( 36-36 '''), which instead of Material to be measured can be brought between the source and detector in order to calibrate the measurement signal with the signal thus formed, characterized in that the calibration patterns ( 36-36 ''') are arranged on a movable belt ( 24 ) which is located between the source ( 14th ) and detector arrangement ( 20 ) extends parallel to the material to be measured ( 10 ), and that the band ( 24 ) is provided with a window ( 34 ) through which the material to be measured ( 10 ) is detected.

2. Device according to claim 1, characterized in that the belt ( 24 ) is designed as an endless belt via pulleys ( 26-26 ''').

3. Device according to claim 2, characterized in that the band ( 24 ) is provided with codes ( 38-38 ^IV ) which are detected by a position sensor ( 32 ), and in that a deflecting roller ( 26 ) from a drive device ( 28 , 30 ) can be driven.

4. The device according to claim 1 or one of the following claims, wherein the radiation source ( 14 ) and the detector arrangement ( 20 ) are each arranged in two parts ( 12 , 18 ) of a measuring carriage which is moved transversely to the moving material to be measured ( 10 ), since characterized in that the band ( 24 ) is arranged in a part ( 18 ) of the measuring carriage.

5. The device according to claim 4, characterized in that the band ( 24 ) wraps around the detector arrangement ( 20 ).