DE69900628T2

DE69900628T2 - Verfahren zum Bestimmen interferometrischer Dickenprofile eines bewegten Materials unter Beibehaltung seiner Flachheit

Info

Publication number: DE69900628T2
Application number: DE69900628T
Authority: DE
Inventors: Stanley Gross; Harry Wayne Harris; Jiann-Rong Lee; Michael A Marcus
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2019-10-19
Also published as: EP0997702A1; DE69900628D1; EP0997702B1; JP2000131025A; US6038027A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Messen physikalischer Eigenschaften eines bewegten Objekts durch kontaktfreie optische Interferometrie. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen von Dickenprofilen einer Länge eines bewegten Materials, zum Beispiel eines Films, Blatts oder einer Bahn.
Die Materialdicken-Kontrolle ist in vielen industriellen Prozessen, insbesondere bei der Herstellung von Schicht-Bahnmaterial oder beschichteten Bahnen, von kritischer Bedeutung. Zum Beispiel erfordert die Herstellung fotografischer Filme die Ausbildung einer gleichmäßigen Schicht einer Emulsion auf einem Trägermaterial. Hierbei werden kontaktfreie Messeinrichtungen bevorzugt, um die Eigenschaften des Materials nicht zu beeinträchtigen und Ansammlungen von Staub, Schmutz oder Filmresten im Messkopf einer Messvorrichtung zu minimieren. Derartige Ansammlungen im Messkopf würden die Messauflösung nachteilig beeinflussen und könnten zu Datenverlusten führen.
Es sind bereits Verfahren zum Messen der Dicke eines Materials mittels Interferometern bekannt. Zum Beispiel bezieht sich US-A-3,319,515 auf die Dickenbestimmung mittels optischer Interferenz-Phasendiskrimination. US-A-5,473,432 und 5,610,716 beziehen sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Filmdicke eines bewegten Films mittels optischer Reflektrometrie. Dabei können im bewegten Material liegende Faktoren, wie Vibrationen, seitliche Bewegungen, Flattern in Verbindung mit Winkelveränderungen, stehende Wellen und Fluktuationen, die Dickemessungen ungenau oder unverständlich machen oder zu Datenverlusten führen. In US-A- 5,473,432 wird versucht, das Flattern durch eine Linse mit einstellbarer numerischer Blende auszugleichen. Bei starkem Flattern ist jedoch die kontinuierliche Einstellung der Linse mit numerischer Blende nicht praktikabel. Da die numerische Blende zum Ausgleich stärkeren Flatterns verkleinert wird, verringert sich auch der Einlasswinkel für in den Lichtwellenleiter zurückreflektiertes Licht.
Bekannt sind auch kontaktfreie Dicken-Messverfahren auf der Basis von Beta-, Rutherford-Rückstrahlung oder Gammastrahlen. Diese kontaktfreien Verfahren erfordern relativ große Lichtpunktgrößen (z. B. Durchmesser von 1/2 Zoll oder darüber), um Messwerte mit ausreichendem Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen, die ein nützliches Dickenmessprofil ergeben.
Es besteht daher ein Bedarf an einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Messen der Dicke eines bewegten Materials, die das Material nicht beeinträchtigen. Außerdem besteht ein Bedarf an einer Möglichkeit zum Messen von Materialien mit hoher seitlicher Auflösung. In Fällen, in denen ein gewisser Datenverlust eintreten kann, besteht ferner die Notwendigkeit, den Datenverlust auszugleichen und ein sinnvolles Dickenprofil zu erstellen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Messen der Dicke eines bewegten Materials bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer derartigen Vorrichtung und eines derartigen Verfahrens zur Bestimmung eines Dickenprofils des Materials in dessen Bewegungsrichtung.
Ferner hat die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren der genannten Art bereitzustellen, die genaue und zuverlässige Messungen mit geringstem Verlust an Dicken-Information ermöglichen und ein sinnvolles Dickenprofil liefern.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der genannten Art bereitzustellen, die Messungen mit hoher seitlicher Auflösung liefern.
Diese Aufgaben werden nur als Beispiele genannt. Dem Fachmann können durch die Erfindung weitere, durch die offenbarte Erfindung erreichbare Ziele und Vorteile nahegelegt oder erkennbar werden. Die Erfindung ist in den beiliegenden Ansprüchen definiert.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Dicke eines bewegten Materials mit mindestens zwei optischen Grenzschichten angegeben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Transportieren einer Länge Materials entlang einer Transportbahn durch eine Messzone, Aufrechterhalten einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit des bewegten Materials durch die Messzone, Aufrechterhalten einer vorbestimmten Ebenheit beim Transport des bewegten Materials durch die Messzone, Richten eines Lichtstrahls auf einen Abschnitt des bewegten Materials, das sich innerhalb der Messzone befindet, Auffangen eines Teils des Lichts, das von den optischen Grenzschichten des Abschnitts des bewegten Materials reflektiert wird, Lenken des aufgefangenen Lichts auf eine Interferometereinrichtung, Erzeugen eines das aufgefangene Licht kennzeichnenden Interferenzsignals und Analysieren des Interferenzsignals, um ein Dickenprofil des Materials in der ersten Richtung zu bestimmen.
Die Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren zum Erstellen von Material-Dickenprofilen einer bewegten Länge eines Materials, z. B. eines Films, Blatts oder einer Bahn, bereit. Für präzise Messungen mit geringstmöglichen Dickeverlusten werden in der bewegten Bahn liegende Faktoren berücksichtigt. Es werden kontaktfreie Messeinrichtungen verwendet, so dass die Messungen oder die Eigenschaften des Materials nicht beeinträchtigt werden. Die Erfindung kann für Zwecke der Qualitätskontrolle von Fertigungseinrichtungen oder für Zertifizierungszwecke verwendet werden, wobei eine Standardprobe mehrfach gemessen werden kann, um die Leistung von Fertigungsgeräten zu prüfen und zu vergleichen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Messsystem zum Messen von Material-Dickenprofilen;
Fig. 2 ein Beispiel eines mittels des Messsystems gemäß Fig. 1 erstellten Material-Dickenprofils einer Materiallänge;
Fig. 3 eine Materiallänge, an der die Ausrichtung des Materials für Dickenprofil- Messungen in der Länge und in der Breite dargestellt ist;
Fig. 4 ein für den Einsatz in Verbindung mit dem Messsystem gemäß Fig. 1 geeignetes Interferometer;
Fig. 5 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Transport- und Messeinrichtung;
Fig. 6 eine Draufsicht der Transport- und Messeinrichtung gemäß Fig. 5;
Fig. 7 eine Seitenansicht der Transport- und Messeinrichtung gemäß Fig. 5;
Fig. 8 eine vergrößerte Teil-Seitenansicht des Kanals der Transport- und Messeinrichtung;
Fig. 9 eine vergrößerte Ansicht der Antriebswalze und der Aufnahmeplatte der Optik gemäß Fig. 5;
Fig. 10 eine Teil-Seitenansicht der Antriebswalze und der Antriebs-Klemmwalzen;
Fig. 11-14 eine Darstellung, Seitenansichten und eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Halterung der optischen Sonde;
Fig. 15 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen allgemeinen Funktionsablaufs;
Fig. 16 allgemein eine Triplett-Spitzenausbildung, dargestellt in absoluten Werten;
Fig. 17 allgemein einen Teil der Spitzenausbildungen gemäß Fig. 16;
Fig. 18 die Strecken zwischen den in Fig. 16 dargestellten Spitzen in einem Tabellenformat;
Fig. 19 ein Diagramm der Tabellendaten gemäß Fig. 18;
Fig. 20 die Strecken zwischen den Spitzen gemäß Fig. 16 nach Anwendung einer Muster-Erkennungs- und Klassierereinrichtung in einem Tabellenformat;
Fig. 21 ein Diagramm der Tabellendaten gemäß Fig. 20; und
Fig. 22 ein erfindungsgemäßes Nachverarbeitungsverfahren.
Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen für gleiche konstruktive Elemente in den verschiedenen Figuren dieselben Bezugsziffern verwendet werden, im einzelnen beschrieben.
In Fig. 1 ist allgemein ein erfindungsgemäßes, zur Bestimmung eines Dickenprofils eines bewegten Materials vorbestimmter Breite geeignetes Messsystem 10 dargestellt. Eine Materiallänge M wird in der durch den Pfeil A gekennzeichneten Richtung von einem Eingang 12 entlang einer Transportbahn P zu einem Ausgang 14 transportiert. Die Materiallänge M weist ein vorderes und ein hinteres Ende auf. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist in der Transportbahn P eine Mess- und Transporteinrichtung 16 angeordnet, die in folgenden noch im einzelnen beschrieben wird. In Fig. 1 ist sichtbar, dass angrenzend an die Mess- und Transporteinrichtung 16 eine optische Sonde 18 in zweckmäßiger Ausrichtung zum Material M angeordnet ist, um das Messen des Dickenprofils des Materials M zu ermöglichen. Auf diese Ausrichtung wird weiter unten noch eingegangen.
Während des Transports des Materials richtet die optische Sonde 18 einen Lichtstrahl durch einen Einfach-Lichtwellenleiter 19 auf einen Abschnitt des bewegten Materials. Ein Interferometer 20 fängt einen Teil des von den optischen Grenzschichten des Abschnitts des Materials M reflektierten Lichts auf und erzeugt daraus ein für das aufgefangene Licht repräsentatives Interferenzsignal. Die Interferenzsignale werden einem im Interferometer 20 vorhandenen Fotodetektor zugeführt und in ein analoges elektrisches Signal umgewandelt. Das analoge elektrische Signal wird verstärkt und gefiltert und dann in einem A/D-Wandler in einem Datenerfassungsmodul 22 in digitale Daten umgewandelt. Danach werden die digitalen Daten von einem Analysator 24 in Dicken-Werte umgewandelt. Wahlweise können das Datenerfassungsmodul 22 und der Analysator 24 auch in einem Computer 25 integriert sein, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Eine geordnete Anordnung der Dicken-Werte ergibt dann ein Dickenprofil des Materials in Bewegungsrichtung. Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Dickenprofils (Y-Achse) für eine Länge des Materials von 137 cm (54 Zoll) Länge (X-Achse).
Das Material M kann in Blattform oder als Bahn vorliegen und aus nur einer oder mehreren Schichten bestehen. Der Einfachheit halber soll im folgenden davon ausgegangen werden, dass das Material M aus nur einer Schicht mit zwei optischen Grenzschichten besteht: Einer vorderen Oberfläche F und einer rückseitigen Oberfläche B. Außerdem kann das Material M transparent, gefärbt oder teilweise lichtundurchlässig sein (d. h. eine optische Dichte unter 4 bei der Messwellenlänge aufweisen). Fig. 3 zeigt eine Länge des Materials M mit einer Länge M und einer Breite W. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Dickenprofil kann es sich um ein Dickenprofil in Richtung der Länge (d. h. dass in Fig. 2 die X-Achse eine Werteskala der Länge L darstellt) oder ein Dickenprofil in Richtung der Breite (d. h. dass in Fig. 2 die X-Achse eine Werteskala der Breite W darstellt) handeln. Für den Fachmann wird ersichtlich sein, dass es bei einem Dickenprofil in Richtung der Breite unter Umständen vorzuziehen ist, die Länge des Materials M in einen Streifen im wesentlichen gleichbleibender Breite W zu trennen. Hierzu wird zum Beispiel, wie in Fig. 3 dargestellt, der Streifen M' vom Material M abgetrennt und für die Dickenprofilmessungen in Richtung der Breite verwendet (das Material M" ist dann der verbleibende Teil des Materials M nach dem Abtrennen des Streifens M').
Ein zur Verwendung in Verbindung mit dem Messsystem 10 geeignetes Interferometer 20 ist in US-A-5,659,392 und 5,596,409 offenbart, wo eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Dicke eines Materials beschrieben sind. Das Interferometer 20 ist vorzugsweise, wie in Fig. 4 dargestellt, ein im Autokorrelationsmodus arbeitendes Zweifach-Interferometer nach Michelson. Die optische Sonde 18 richtet einen Lichtstrahl von einer nicht kohärenten Lichtquelle 30 (z. B. einer LED) auf einen Abschnitt der bewegten Länge des Materials M. Die optische Sonde 18 enthält eine Gradientenindexlinse (z. B. eine GRIN-Linse). Das Licht wird von den vorderen und hinteren Oberflächen F bzw. B des Materials M reflektiert, und die Lichtsignale werden durch einen 1 · 2 Optokoppler 32 und einen Faserkollimator 34 hindurch einem Interferometer 20 zugeführt. Eine kohärente Lichtquelle 36 (z. B. ein HeNe- Laser) sendet einen Lichtstrahl in Richtung auf einen Strahlteiler 38 aus. Der Strahlteiler 38 teilt den Lichtstrahl in Lichtstrahlpaare, die auf ein Paar Hohlwürfel- Retroreflektoren 40, 42 gerichtet werden, welche um 90º gegeneinander versetzt angeordnet sind und sich vertikal zueinander bewegen, wie dies durch die Pfeile B und C angedeutet ist. Die Ausgaben des Interferometers 20 werden zu zwei Detektoren 44, 46 für die LED 30 bzw. den Laser 36 geleitet. Das nicht kohärente Licht der LED 30 folgt derselben Bahn wie das kohärente Licht des HeNe-Lasers 36, jedoch in umgekehrter Zeitfolge. Ein Bandpassfilter 48 blockiert das vom Laser 36 auf das Material M fallende Licht. Ein zweites Filter 50 verhindert, dass Licht der LED 30 sich mit Licht des Lasers 36 überlagert.
Das Laser-Interferometer misst daher die Länge der Veränderung der optischen Strecke, wobei das Lasersignal in konstanten Längenintervallen Datenerfassungs- Triggersignale für die Erfassung der vom LED-Interferometer gelieferten Interferometerdaten liefert. Das Laser-Interferometer hat daher die Aufgabe, während des Sammelns von vom Material M stammenden Daten die Länge der Änderung der optischen Strecke zu messen.
Die Anmelder haben nun entdeckt, dass eine bestimmte Ebenheit des Materials M aufrecht erhalten werden muss, wenn das Material an der optischen Sonde 18 vorbeiläuft. Wird diese Ebenheit nicht aufrecht erhalten, wird durch Abweichungen wie Vibrationen, seitliche Bewegungen, stehende Wellen und Fluktuationen die Dickenmessung ungenau und unverständlich. Daher haben die Anmelder eine Mess- und Transporteinrichtung 16 entwickelt, die eine vorbestimmte Ebenheit des Materials M aufrecht erhält. Die Anmelder haben erkannt, dass bei einer bestimmten Linse das Material M innerhalb der Messzone mit einer Toleranz von einem Grad (1º) bezüglich der Senkrechten zur Transportbahn eben gehalten werden muss. Die Anmelder haben insbesondere festgestellt, dass die optische Sonde 18 bei einer Schärfentiefe von 2 mm mit einer Abweichung von einem Grad arbeitet.
Im folgenden soll nun die Mess- und Transporteinrichtung 16 im einzelnen beschrieben werden. Mit der in Fig. 5 bis 14 dargestellten Einrichtung kann das Material mit der erforderlichen Ebenheit und Geschwindigkeit transportiert werden, um genaue Messungen ohne Datenverlust zu ermöglichen.
Wie in Fig. 8 zu erkennen ist, weist die Mess- und Transporteinrichtung 16 einen Transportmechanismus 50 für den Transport einer Länge des Materials M in einer ersten Richtung auf einer Transportbahn P durch eine Messzone Z im Bereich der optischen Sonde 18 auf. Die Transportbahn P wird im Transportmechanismus 50 durch einen offenen Kanal 52 definiert. Der Kanal 52 wird durch eine Bodenwand 54 mit einer in Längsrichtung verlaufenden, dem Materialrelief entsprechenden vertieften Spur 60, zwei Seitenwänden 56, 57 und zwei oberen Wänden 58, 59 begrenzt. Die beiden oberen Wände sind voneinander beabstandet, so dass eine Öffnung im Kanal entsteht, die eine Anordnung der optischen Sonde angrenzend an das bewegte Material M ermöglicht. Durch die dem Materialrelief entsprechende vertiefte Spur 60 dieses offenen Kanals 52 tritt kein Teil des Materials M in der Messzone Z mit Teilen des Transportmechanismus in Berührung.
Die Breite des Kanals 52 ist im wesentlichen gleich, jedoch größer als die Breite des Materials, so dass das Material sich entlang der Transportbahn nicht seitlich bewegen kann. Bei einer Länge des Materials M mit einer Breite von etwa 35 mm würde der Kanal 52 zum Beispiel eine Breite von 35 +~2 mm aufweisen. Auch der Abstand zwischen den oberen Wänden 58, 59 und der Bodenwand 54 muss ausreichend groß sein, damit auch die größte Bahndicke der zu messenden Proben transportiert werden kann. Bei einer Materialdicke in der Größenordnung von 2-10 Mil ist ein Abstand von 20 Mil ausreichend, insbesondere wenn das Material gerändelte Bereiche aufweist. Die Breiten- und Längenabmessungen des Kanals 52 sorgen zusammen für die Ebenheit des Materials in der Messzone und eine Verringerung von Randeffekten beim Eintritt und Austritt des Materials in den bzw. aus dem Kanal. Die Anmelder haben festgestellt, dass ein ausreichend langer Kanal für die Aufrechterhaltung der Ebenheit des Materials günstig ist; daher ist bevorzugt, dass die Länge der Auflage mindestens dem fünffachen Wert der Breite des Materials entspricht. Bei einem Material mit einer Breite von etwa 35 mm haben sich zum Beispiel Kanäle von 18 cm bis 81 cm (7 bis 32 Zoll) Länge als geeignet erwiesen.
Die dem Materialrelief entsprechende vertiefte Spur 60 in der Bodenwand 54 dient dazu sicherzustellen, dass ein Bereich des Materials M nicht mit dem Transportmechanismus 50 in Berührung kommt. Wahlweise können auch, wie in Fig. 6 dargestellt, entlang der vertieften Materialspur 60 Eintritte 62 für ionisierte Luft angeordnet werden, um den Aufbau statischer Ladungen auf dem Material M während dessen Transport zu verhindern. Auch kann die gesamte Mess- und Transporteinrichtung 16 oder ein Teil derselben wahlweise von einem Antistatikelement 64 umgeben sein, das den Aufbau einer statischen Ladung auf dem Material verhindert. Ein derartiges Antistatikelement könnte zum Beispiel aus einer mit Ionen durchspülten transparenten Abdeckung bestehen, die für ionisierte Luft sorgt.
Außerdem umfasst der Transportmechanismus 50 einen Schrittschaltmotor 66 (s. Fig. 7), dem eine Antriebswalze 68 (s. Fig. 5) mechanisch zugeordnet ist, die dem Transport des Materials M durch den Kanal 52 dient. Der Schrittschaltmotor 66 wird von einer programmierbaren logischen Steuerung (PLC) oder einem (nicht dargestellten) Computer so gesteuert, dass man unterschiedliche Probengeschwindigkeiten erhält. Bei einer bevorzugten Anordnung wird für die mechanische Zuordnung ein 3 : 1 Planetengetriebe 70 verwendet. Aufgrund dieser Getriebeanordnung kann der Schrittschaltmotor 66 mit höherer, gleichmäßigerer Geschwindigkeit arbeiten. Außerdem erhöht diese Getriebeanordnung das Drehmoment in der Antriebswalze 68. Jeweils eine Klemmwalze eines Antriebs-Klemmwalzenpaars 72a, 72b (Fig. 6) bildet mit der Antriebswalze 68 einen Walzenspalt, wobei das Material mit konstanter Geschwindigkeit S durch die Walzenspalte hindurchläuft. Die Antriebs-Klemmwalzen 72a, 72b sind derart voneinander beabstandet, dass zwischen ihnen ein Bereich des Materials M entsteht, der nicht mit den Transportkomponenten in Berührung gelangt, wodurch die Materialeigenschaften beeinträchtigt werden könnten.
Die Antriebswalze 68 steht mechanisch mit einer nahe dem Eingang 12 der Transportbahn P angeordneten Eingangswalze 74 und einer nahe dem Ausgang 14 der Transportbahn P angeordneten Ausgangswalze 76 in Verbindung, wie dies in Fig. 5 zu erkennen ist. Der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, dass die Walzen 68, 74 und 76 im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen. Die mechanische Verbindung kann zum Beispiel mittels Zahnriemen B&sub1;, B&sub2; und Zahnscheiben 68a, 74a und 76a bewerkstelligt werden, welche an den Wellen der Antriebswalze 68, der Eingangswalze 74 bzw. der Ausgangswalze 76 angebracht sind. Die Zahnscheibe 68a der Antriebswalze (in Fig. 7 dargestellt) ist eine Doppel-Riemenscheibe für die Riemen B&sub1; und B&sub2;. Alle drei Walzen (Antriebswalze 68, Eingangswalze 74 und Ausgangswalze 76) weisen einen vertieften mittleren Bereich auf, der dazu beiträgt, Schmutzansammlungen zu vermindern und den Kontakt mit dem Material M zu verringern, und der für die kontaktfreie Messzone sorgt.
Ein Paar Eingangs-Klemmwalzen 78a, 78b bildet Walzenspalte mit der Eingangswalze 74. Entsprechend bildet ein Paar Ausgangs-Klemmwalzen 80a, 80b Walzenspalte mit der Ausgangswalze 76. Die Antriebs-, Eingangs- und Ausgangswalzen 68, 74, 76 bestehen vorzugsweise aus anodisiertem Aluminium mit einer Urethanbeschichtung. Die Antriebs-Klemmwalzen 72a, 72b bestehen vorzugsweise aus Delrin, ebenso wie die Eingangs- und Ausgangs-Klemmwalzen 78a, 78b, 80a, 80b. Um Schlupf während des Transports zu vermeiden, können die Antriebs-Klemmwalzen und die Eingangs- und Ausgangs-Klemmwalzen, wie in Fig. 10 dargestellt, ein geeignetes Polymer, zum Beispiel einen O-Ring 81 aus EDPM aufweisen.
Die Eingangswalze 74 arbeitet mit einer etwas geringeren Geschwindigkeit gegenüber der Geschwindigkeit S der Antriebswalze 68. Dies wird durch eine Zahnscheibe 74a erreicht, die mittels eines Riemens B1 mit der Doppelzahnscheibe 68a der Antriebswalze verbunden ist. Die Zahnscheibe 74a der Eingangswalze hat geringfügig mehr Zähne je Umdrehung als die Zahnscheibe 68a der Antriebswalze. Zur Unterstützung des gleichmäßigen Transports des Materials M ist mit der Eingangswalze 74 eine Walzenkupplung 82 gekoppelt. Während die Länge des Materials M in den mit der Antriebswalze 68 gebildeten Walzenspalt eintritt, wird sie dank der freilaufenden Kupplung der Walzenkupplung 82 ohne Durchhang von der geringfügig langsameren Antriebswalze 74 abgezogen.
Die Ausgangswalze 76 arbeitet mit einer geringfügig größeren Geschwindigkeit gegenüber der Geschwindigkeit S der Antriebswalze 68. Dies wird erreicht durch die Zahnscheibe 76a, die mittels des Riemens B2 mit der Doppelzahnscheibe 68a der Antriebswalze verbunden ist. Die Zahnscheibe 76a der Ausgangswalze hat geringfügig weniger Zähne je Umdrehung als die Doppel-Zahnscheibe 68a der Antriebswalze. Die Ausgangs-Klemmwalzen 80a, 80b sind in einer Richtung weg von der Transportbahn P vorgespannt, zum Beispiel mittels eines nachgiebigen Elements 85, etwa der in Fig. 5 dargestellten Feder. Wie im folgenden noch im einzelnen besprochen wird, bewirkt mindestens ein Betätigungsmagnet 86, dass die Ausgangs- Klemmwalzen 80a, 80b die Vorspannung des nachgiebigen Elements 85 überwinden und mit der Ausgangswalze 76 einen Walzenspalt bilden, wenn das hintere Ende der Länge des Materials M erfasst wird. Diese Ausbildung des Walzenspalts zwischen den Ausgangs-Klemmwalzen 80a, 80b und der Ausgangswalze 76 bewirkt einen raschen Austritt des hinteren Endes der Länge des Materials.
Beim Transport des Materials M durch den Kanal 52 wird das Material in dem Bereich um die Antriebswalze 68 herum auf im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit gehalten. Die Erfinder haben die Erfindung erfolgreich für Geschwindigkeiten zwischen 1 und 10 Zoll/sek. (2 bis 26 cm/sek.) eingesetzt; mit der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der Erfindung sind aber auch höhere und niedrigere Geschwindigkeiten möglich.
Zum Erfassen der vorderen und hinteren Enden der Länge des Materials M während des Transports ist mindestens ein Sensor vorgesehen und die Transportbahn in der Messzone R überlappend angeordnet. Insbesondere ist die Messzone R entlang der dem Materialrelief entsprechenden Spur 60 zwischen den Antriebs-Klemmwalzen 72a, 72b angeordnet. Wie in Fig. 10 zu erkennen ist, werden bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise zwei Sensoren 90, 92 eingesetzt, die auf einer Gleitschiene nebeneinander derart angeordnet sind, dass sie unabhängig voneinander positioniert werden können, wobei der Material-Messpunkt zwischen den Sensoren liegt. In Fig. 10 ist dieser Material-Messpunkt durch einen von der optischen Sonde 18 auf das Material M gerichteten Lichtkegel C dargestellt. Als Sensoren geeignet sind reflektierende LED-Fotodetektorenpaare, etwa vom Typ Honeywell HOA1160-2. Dadurch, dass die Sensoren das vordere Ende und das hintere Ende der Länge des Materials M erfassen, können sie zum Beispiel die Datenerfassung für die Messungen starten und stoppen. Die Sensoren 90 und 92 können geringfügig gegeneinander versetzt sein, wobei die Sensoren im wesentlichen gegenüber der optischen Sonde 18 positioniert sind. Auf diese Weise kann ein Sensor die vordere Kante unmittelbar vor der optischen Sonde 18 erfassen, wobei ein entsprechendes Signal dann dazu verwendet werden kann, die Messungen zu starten, während der andere Sensor das hintere Ende unmittelbar nach der optischen Sonde 18 erfassen kann, wobei ein entsprechendes Signal dazu verwendet werden kann, die Messungen zu beenden. (Es kann auch ein Sensor zum Erfassen sowohl der vorderen Kante als auch des hinteren Endes verwendet werden.) Zu beachten ist, dass das vordere und/oder das hintere Ende der Länge des Materials M gerändelte Bereiche oder andere Kennzeichnungen aufweisen kann, die bezüglich der Dicke nicht analysiert werden sollen.
In Fig. 9 ist zu erkennen, dass die Mess- und Transporteinrichtung 50 ferner eine Messeinrichtung 100 mit einer Befestigungsplatte 102 für die optische Sonde, einer Höhenverstellung 104 und einer optischen Sonde 18 umfasst. Die Höhenverstellung 104 dient dazu, die Position der Befestigungsplatte 102 der optischen Sonde bezüglich der Transportbahn P einzustellen; sie bewegt sich in einer im wesentlichen senkrecht zum Kanal verlaufenden Richtung, wie dies in Fig. 9 durch den Pfeil D gekennzeichnet ist. Die optische Sonde 18 ist an der Befestigungsplatte 102 befestigt.
Die optische Sonde 18 ist im einzelnen in Fig. 11 bis 14 dargestellt. Gemäß der Darstellung weist die optische Sonde 18 vorzugsweise eine Kardanaufhängung mit einem Kugelzapfengelenk 108 auf. Die optische Sonde 18 ist mittels einer Vielzahl (nicht dargestellter) mechanischer Befestigungsmittel an der Befestigungsplatte 102 befestigt und weist eine Lichtwellenleiter-Befestigung 112, z. B. des Typs Rifocs, Teile-Nr. DAK-13/FC, auf. Die optische Sonde 18 wird beim Anbringen derart über der Antriebswalze 68 und den Sensoren 90, 92 positioniert, dass sie die dem Materialrelief entsprechende Spur 60 der Transportbahn P überlappt (s. Fig. 10). Mittels Einstellelementen 110 kann die optische Sonde 18 senkrecht zum Kanal 52 und damit senkrecht zur Oberfläche des Materials M während seiner Bewegung entlang der Transportbahn ausgerichtet werden. Die optische Sonde 18 bildet die Schnittstelle zwischen dem Interferometer 20 und der zu messenden Länge des Materials.
Vorzugsweise enthält die optische Sonde 18 eine GRIN-Linse. Die Positionierung der optischen Sonde 18 relativ zum Kanal ist abhängig von der Brennweite der optischen Sonde. Bei einer GRIN-Linse hängt die Brennweite zum Beispiel stark von dem Abstand zwischen der Linse und dem Lichtwellenleiter ab. Für die besondere Anwendung der Anmelder wurde ein Lichtwellenleiter NSG America (SLW 300011 130NCO), 3 mm Durchmesser, Pitch 0,11, für 1300 nm-Betrieb mit einer Brennweite von etwa 28,5 mm, einer Tiefenschärfe von 2,5 mm und einer Punktgröße des fokussierten Strahls von 47 um verwendet. Der Abstand zwischen Linse und Lichtwellenleiter betrug 4,7 mm. Damit das Licht senkrecht zur Achse der GRIN-Linse einfällt, muss das durch den Lichtwellenleiter geführte Licht auf die Achse der GRIN-Linse zentriert sein. Die Linse muss also ordnungsgemäß ausgerichtet werden, um genaue Messungen zu erhalten.
Im Betrieb wird nach dem ordnungsgemäßen Ausrichten der optischen Sonde 18 das Material M entlang der Transportbahn P durch den Kanal 52 und in den zwischen der Eingangswalze 74 und den Eingangs-Klemmwalzen 78a, 78b gebildeten Walzenspalt hinein transportiert. Wenn das Material M in die Messzone R und den Walzenspalt zwischen der Antriebswalze 68 und den Antriebs-Klemmwalzen 72a, 72b eintritt, erfasst einer der Sensoren 90, 92 die vordere Kante des Materials und löst durch ein Signal die Datenerfassung aus. Wenn die Länge des Materials M an der optischen Sonde 18 vorbei geführt wird, richtet diese einen Lichtstrahl auf einen Abschnitt des bewegten Materials. Das Interferometer 20 erfasst einen Teil des von den optischen Grenzschichten des Abschnitts des Materials M reflektierten Lichts und erzeugt daraus ein für das erfasste Licht repräsentatives Interferenzsignal. Wenn der andere der Sensoren 90, 92 das hintere Ende der Materiallänge in der Messzone R erfasst, veranlasst der Sensor durch ein entsprechendes Signal, dass die Datenerfassung gestoppt wird. Außerdem wird der Betätigungsmagnet 86 betätigt, so dass die Vorspannung des nachgiebigen Elements 85 überwunden und ein Walzenspalt zwischen der Ausgangswalze 76 und den Ausgangs-Klemmwalzen 80a, 80b gebildet wird, so dass das hintere Ende des Materials den Kanal schnell verlässt. Die vom Datenerfassungsmodul 22 erfassten Datenwerte werden im Analysator 24 in Dicken- Werte umgewandelt, so dass man ein Dickenprofil des Materials in dessen Bewegungsrichtung erhält.
Im folgenden wird die Messtechnik unter Bezugnahme auf Fig. 15-22 im einzelnen beschrieben. Nach ordnungsgemäßer Anbringung und Ausrichtung der Sonde 18 wird das Interferometer 20 für den Betrieb initialisiert. Es werden Vorgabewerte für Motoramplitude und Versatz ausgewählt, um Triplett-Spitzen zu identifizieren, wie dies in Fig. 16 in absoluten Werten dargestellt ist. Große Amplitudenspitzen (zum Beispiel die Spitzen 2, 5, 8 und 11) in Fig. 16 nennt man Nulldurchgangs-Spitzen. Neben den einzelnen Nulldurchgangs-Spitzen befindet sich eine Gruppe kleinerer Spitzen (z. B. die Spitzen 1, 3, 4, 6, 7 und 8). Der Abstand zwischen den großen und den kleinen Spitzen (z. B. der Abstand 1-2, 2-3 und 4-5 in Fig. 16) gibt die optische Strecke (nt) wieder. Demgemäß werden die Interferometer-Motoramplitude und die Motor-Startposition (Versatz) derart ausgewählt, dass die optische Strecke (nt) kleiner ist als die Intervalle zwischen benachbarten kleinen Spitzen (z. B. 3-4, 6-7, 9- 10 in Fig. 16). Im vorliegenden Fall ergibt ein Abtastzyklus des Interferometermotors drei Spitzen mit kleiner, großer, kleiner Amplitude. Die Abtastrichtung des Interferometermotors ändert sich, wie aus Fig. 16 ersichtlich ist, zwischen den Spitzen 3-4, 6- 7, 9-10, usw. Alternativ kann vorgesehen werden, dass die Intervalle zwischen benachbarten kleinen Spitzen gleichbleibend kleiner sind als die optische Strecke (nt). Dabei wird die Verstärkung derart gewählt, dass keine Verstärkersättigung bei Vorliegen von Nulldurchgangsspitzen eintritt. Außerdem muss die Gruppe benachbarter kleiner Interferenz-Spitzenamplituden so groß sein, dass sie einen erforderlichen Schwellwert übersteigt.
Zu beachten ist, dass alternativ zu Triplett-Spitzenausbildungen auch die vorbestimmten Werte für Motoramplitude und Versatz derart gewählt werden können, dass man Dublett-Spitzen erhält; allerdings ist dies nicht dargestellt.
Aufgrund der Verwendung des Laser-Interferometers zum Auslösen der Datenerfassung des mit nicht kohärentem Licht arbeitenden Interferometers werden die Daten mittels eines AID-Wandlers in konstanten Streckenintervallen erfasst. Der einfacheren Darstellung halber geben die in Fig. 16 dargestellten Daten den absoluten Wert der AID-Wandlerwerte (vertikalle Achse) in Abhängigkeit von der kumulativen Interferometermotor-Abtaststrecke (horizontale Achse) wieder.
Die Messungen werden mit relativ konstanter Interferometermotor-Abtasttrequenz, z. B. mit 10 Hz, vorgenommen. Außerdem ist die Geschwindigkeit, mit der sich das Material M durch eine Messzone (definiert als ein Bereich im Kanal um die optische Sonde herum) bewegt, vorgegeben und zur Erleichterung der Berechnungen im wesentlichen konstant. Schließlich kann ein Messzeitintervall zwischen den Start- und Stopp-Triggersignalen (d. h. der Erfassung der vorderen Kante und des hinteren Endes durch die Sensoren 90, 92) zur Bestimmung der Länge der Materiallänge M festgelegt werden. Der Einfachheit halber sollen für die Zwecke dieser Besprechung die Sensoren 90, 92 an im wesentlichen derselben relativen Position innerhalb des Kanals 52 wie die optische Sonde 18 angeordnet sein. Ein Versatz ihrer Positionen würde dadurch ausgeglichen, dass man eine konstante und vorbestimmte Verzögerung vorsieht.
Nachdem das Interferometer 20 für den Betrieb initialisiert ist, werden die folgenden Schritte zur Erstellung eines Dickenprofils ausgeführt: Die vordere Kante der Länge des Materials M wird in den Eingang 12 des Transportweges P derart eingeführt, dass sie sich innerhalb des Kanals 52 befindet (Schritt 200 in Fig. 15). Sobald die vordere Kante durch den zwischen der Eingangswalze 82 und den Eingangs-Klemmwalzen 78a, 78b ausgebildeten Walzenspalt eingeführt wird, wird die Länge des Materials M automatisch durch den Kanal (Schritt 205 in Fig. 15) transportiert. Wenn die vordere Kante in den Bereich der Antriebs-Klemmwalze eintritt (Schritt 210), wird die vordere Kante vom Sensor 90 erfasst, und es wird dem interferometer 20 ein Signal zugeführt, das die Erfassung von Interferometerdaten in konstanten Streckenintervallen (Schritt 215 in Fig. 15) einleitet. Entsprechend werden digitale Signalamplitudendaten an eine sequentielle Datei übersandt und in dieser gespeichert, und auch der Zeitpunkt, zu dem die vordere Kante erfasst wird, wird gespeichert.
Wenn das hintere Ende der Länge des Materials M vom Sensor 92 erfasst wird, wird die Erfassung der Interferometerdaten gestoppt, und es werden keine digitalen Signalamplitudendaten mehr an die sequentielle Datei übersandt und in dieser gespeichert (Schritt 220 in Fig. 15). Der Zeitpunkt, zu dem das hintere Ende erfasst wird, wird jedoch auch gespeichert. Der Einfachheit halber wird im folgenden mit q eine Gesamtzahl von Datenpunkten bezeichnet, bei einem Datenpunktindex von N = 1 bis q. Außerdem wird der erste Datenpunkt als Ausgangspunkt bezeichnet, das Messstreckenintervall zwischen benachbarten, vom Interferometer gemessenen Datenpunkten als *x. Demgemäß wird die Abtaststrecke dj vom Ausgangspunkt bis zum Nten Datenpunkt bei j = 1 bis q durch folgende Formel bestimmt:
dj = (j - 1)δx
Entsprechend gilt für die Gesamt-Abtaststrecke dq:
dq = (q - 1)δx
Ein erster Datenpunkt N = 1 entspricht der vorderen Kante der Länge des Materials M, ein letzter Datenpunkt N = 91 dem hinteren Ende.
Aus dem Zeitabstand zwischen der Erfassung der vorderen Kante und des hinteren Endes durch die Sensoren 90, 92 (tθ) und der vorgegebenen Transportgeschwindigkeit (Vθ) wird eine Strecke L der Länge des Materials M berechnet (Schritt 230 in Fig. 15). Für diese Strecke gilt:
L = Vτtτ.
Die sequentielle Datei wird anhand eines Logarithmus verarbeitet, um die Position(en) aller Spitzen P mit ihren jeweiligen Amplituden und Abständen vom ersten Datenpunkt der Datei zu bestimmen (Schritt 225 in Fig. 15). Hierfür geeignete Logarithmen sind in US-A-5,659,392 und 5,596,409 beschrieben. Dann wird eine Anordnung der Abstände Dj vom Ausgangspunkt der Interferenzspitzen für j = 1 bis P generiert.
Fig. 17 zeigt eine Untergruppe der in Fig. 16 dargestellten Spitzen. In Fig. 18 ist in der ersten Spalte der Datentabelle für jede Spitze ein berechneter Abstand Dj vom Ausgangspunkt aller berechneten Spitzen angegeben (Schritt 235 in Fig. 15). Die letzte Reihe der Datentabellen gibt den Abstand Dq vom Ausgangspunkt für den letzten Datenpunkt an, der dem hinteren Ende des Materials entspricht.
Anschließend werden die Abstände zwischen allen Paaren benachbarter Spitzen berechnet. Die zweite Spalte in Fig. 18 gibt die Abstände der benachbarten, in Fig. 17 dargestellten Spitzen wieder. Auch diese Daten sind in Fig. 18 in grafischer Form dargestellt.
Zur Unterstützung bei der Bestimmung, welche Gruppe benachbarter Spitzen für die Ermittelung eines Dickenprofils verwendet werden sollen (Schritt 240 in Fig. 15) wird eine im folgenden noch zu beschreibende Mustererkennungs- und Klassiereinrichtung eingesetzt. Hierzu kann man sich die Spitzen kleiner Amplitude und die Nulldurchgangsspitzen großer Amplitude als Binärsignale der Pegel 0 (klein) und 1 (groß) vorstellen. Die dritte Datenspalte in Fig. 18 gibt den Amplitudenpegel des Klassierers für die in Fig. 17 dargestellten Spitzen wieder. Die Anmelder weisen darauf hin, dass die eine optische Streckenlänge wiedergebenden Spitzen aus einem Paar benachbarter Spitzen der Klassierer-Amplitudenpegel 0-1 oder 1-0 resultieren. In Fig. 18 wird dieses Kriterium von den benachbarten Spitzengruppen 1-2, 2-3, 4-5, 5-6, 7-8, 8-9, 10-11 und 11-12 erfüllt.
Wenn alle Spitzen vorhanden sind (d. h. kein Datenverlust vorliegt), ist die übliche Folge benachbarter Amplitudenspitzen 010010010010. Das Muster 010010 kann als Muster-Klassierer angesehen werden, der anzeigt, dass kein Datenverlust vorliegt. Bei manchen Materialien besteht die Möglichkeit, dass bei der doppelten optischen Strecke eine doppelte Reflexion auftritt. Dies würde bei den Klassierern zu dem folgenden Muster benachbarter Spitzen führen: 0010000100. Dieses Muster kann als Muster-Klassifizierer für doppelte Reflexion betrachtet werden. Nur die benachbarten Spitzen mit Amplituden 0-1 und 1-0 würden in diesem Fall zur Berechnung der optischen Streckenlänge herangezogen. In manchen Fällen können Daten dadurch verloren gehen, dass Spitzen keine ausreichende Amplitude aufweisen. In diesem Fall können Amplitudenmuster der benachbarten Spitzen wie 0101010010 auftreten. Um diesen Fall zu berücksichtigen, wird zusätzlich zu den Auswahlkriterien des Amplitudenklassierers ein Dickenbereichs-Annahmekriterium vorgesehen.
In US-A-5,659,392 und 5,596,409 zeigen die Fig. 17 jeweils ein Beispiel einer Dublett-Spitzenausbildung in absoluten Werten. Der Muster-Klassierer für Dublett- Spitzenausbildungen ohne Datenverlust lautet: 011001100 oder 10011001100.
Aus den Daten benachbarter Strecken werden jene Spitzen und Positionen ausgewählt, die sowohl den Amplitudenkriterien des Klassierers als auch den Dickenbereichs-Annahmekriterien für Spitzengruppen entsprechen, die potentiell eine optische Strecke wiedergeben. Spitzen, die die Annahmekriterien erfüllen, werden zusammen mit ihren entsprechenden Abständen vom Ausgangspunkt in einer Unteranordnung Tj gespeichert (Schritt 245 in Fig. 15). (Beispiel eines Annahmekriteriums: Produkt- Zielwert ± 25 um.) In dem Beispiel der Fig. 17-18 kann als Annahmekriterium 195 ± 25 zugrunde gelegt werden.
Fig. 20-21 geben die verarbeiteten Daten für die Daten der Fig. 17-18 wieder. Dabei enthält die erste Datenspalte in Fig. 20 die ausgewählten Spitzenabstände vom Ausgangspunkt. Die zweite Spalte in Fig. 20 enthält optional die angepassten Strecken Dj' für die ausgewählten Spitzen. Bei der Berechnung der angepassten Strecken wird berücksichtigt, dass das Material sich während der Messung bewegt hat. Die mittlere Materialposition während der Messung liegt in der Mitte zwischen den beiden benachbarten Spitzen, die für die Berechnung der optischen Streckenlänge verwendet werden. Bei großen Materiallängen mit vielen Datenpunkten bedeutet die Berechnung der angepassten Strecke nur eine geringe Korrektur und ist daher nicht nötig. Die dritte Spalte in Fig. 20 enthält die berechneten Positionen der Messpunkte entlang der Materiallänge.
Zu beachten ist, dass die wahlweise angepassten Strecken Dj' für die ausgewählten Spitzen wie folgt berechnet werden: Die optische Strecke ist gleich dem Abstand zwischen zwei benachbarten Spitzen; somit befindet sich die mittlere Position des Materials während der Messung auf halbem Wege zwischen den beiden Spitzen. Die angepasste Strecke ab dem Ausgangspunkt Dj' für die jte Dickenspitze Tj' errechnet sich nach der Formel:
Dj' = Dj + Tj/2
Die Länge L des Materials M je Interferometer-Messintervall (j = 1 - q) errechnet sich nach der Formel L/dq.
Die Position der jten Dickenspitze Wj entlang der Materiallänge errechnet sich nach der Formel:
Wj = LDj/dq
In manchen Fällen kommt es vor, dass während einer Messung nicht alle erwarteten Interferometerspitzen auftreten, zum Beispiel infolge von Kratzern und übermäßigen Schmutzansammlungen auf dem Material. Um eine Überwachung auf "verlorene" Spitzen bei einer bestimmten Messung zu ermöglichen, wird das Messintervall, wie in Fig. 17 dargestellt, in Abtastintervalle 51 und 52 unterteilt. Unter allgemeinen Messbedingungen erfolgen typischerweise vier Messungen im Streckenbereich 51 + 52. Um die Positionen verlorener Daten festzustellen, können in der Datenanordnung Marker vorgesehen werden. Dies dient dazu, eine Mittelwertbildung in Bereichen verlorener Daten zu verhindern, und wird im folgernden noch unter Bezugnahme auf Fig. 22 beschrieben.
In Fig. 22 ist das Nachbearbeitungsverfahren dargestellt, mittels dessen nach Erstellung der Tabelle der Dicken in Abhängigkeit von der Strecke entlang der Länge ein Dickenprofil erstellt wird (Schritt 245 in Fig. 15). Dabei definieren die Anmelder eine Position als Ausreißer, an der keine Dickendaten vorliegen oder an der die Spitze nicht innerhalb des Dicken-Annahmebereichs, sondern nach der Standardabweichung der Datengruppe außerhalb des annehmbaren Dickenbereichs liegt. Entsprechend werden diese Ausreißer gesucht und zum Beispiel als Spitze mit dem Wert Null markiert (d. h. mit einer Anmerkung oder Kennung versehen). Dies bedeutet, dass die markierten Ausreißer bei der Berechnung des gleitenden Durchschnitts ausgeschlossen werden.
Bei der Nachverarbeitung werden also Ausreißer gesucht und als Spitzen mit dem Wert Null markiert (Schritt 255). Die Mittelwertbildung der Daten kann über mehrere benachbarte Dickenmessungen hinweg durchgeführt werden (Schritt 260). Zum Beispiel könnte der Mittelwert aus jeweils 3 bis 35 benachbarten Dickenmessungen unter Ausschluss der als Nullwert markierten Ausreißer berechnet werden. Als Beispiel eines gleitenden Durchschnitts über vier benachbarte Messpunkte wäre die Dicke an der Position m der Durchschnitt der Positionen m-1, m und m+1. Wäre die Position m+1 ein Ausreißer, wäre der gleitende Durchschnitt nur der Mittelwert aus den Positionen m-1 und m. Die gewählte Mittelwertbildung kann abhängig sein von der Anzahl der durchgeführten Messungen. Außerdem kann es erwünscht sein, die an der vorderen Kante und am hinteren Ende des Materials erfassten Daten unberücksichtigt zu lassen (Schritt 265), wenn zum Beispiel die Enden gerändelt sind (d. h. Bereiche verstärkter Rippen/Erhebungen aufweisen). Als nächstes wird die Anzahl der erfassten Messungen mit der festgelegten Materiallänge verglichen (Schritt 230 in Fig. 15) um festzustellen, ob eine akzeptable Mindestanzahl von Datenpunkten erfasst wurde (Schritt 270). Die akzeptable Mindestanzahl könnte zum Beispiel bei 95 Prozent liegen. Andernfalls erscheint eine Fehlermeldung (Schritt 275), und es werden keine weiteren Berechnungen durchgeführt (Schritt 295). Wenn eine akzeptable Mindestanzahl erreicht ist, wird die Streckenskala angepasst (Schritt 280) und das Dickenprofil angezeigt (Schritt 290).
Außerdem können weitere Informationen über die Messung angezeigt werden. Zum Beispiel kann es erwünscht sein, die Position und Größenordnung der drei höchsten lokalen Flanken im Dickenprofil sichtbar darzustellen. Außerdem können verschiedene andere statistische Angaben zu dem Material erwünscht sein, zum Beispiel die durchschnittliche Dicke, die Standardabweichung und die maximale und minimale Abweichung von einer gewünschten Ziel-Dicke mit deren jeweiligen Positionen.
Die Anmelder haben festgestellt, dass sich die Erfindung für Materiallängen bis zu 200 Fuss (60 m) eignet. Bei besonderen Anwendungen kann es vorteilhaft sein, das Material M zu schneiden, insbesondere wenn ein Vorrat an Bandmaterial gemessen werden soll. Deshalb kann wahlweise eine (nicht dargestellte) Schneideinrichtung entlang des Transportweges vor dem Eingang in den Kanal angeordnet werden. Mit einer solchen Schneideinrichtung wäre es möglich, verschiedene Materiallängen des Vorrats zu messen.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen eines Dickenprofils eines bewegten Materials mit mindestens zwei optischen Grenzschichten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

- Transportieren einer Länge Materials in einer ersten Richtung auf einer Transportbahn durch eine Messzone;

- Aufrechterhalten einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit des bewegten Materials durch die Messzone;

- Aufrechterhalten einer vorbestimmten Ebenheit beim Transport des bewegten Materials durch die Messzone;

- Richten eines Lichtstrahls auf einen Abschnitt des bewegten Materials, das sich innerhalb der Messzone befindet;

- Auffangen eines Teils des Lichts, das von den optischen Grenzschichten des Abschnitts des bewegten Materials reflektiert wird;

- Lenken des aufgefangenen Lichts auf eine Interferometereinrichtung;

- Erzeugen eines das aufgefangene Licht kennzeichnenden Interferenzsignals; und

- Analysieren mehrerer Interferenzsignale, um ein Dickenprofil des Materials in der ersten Richtung zu bestimmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Transport des bewegten Materials eine vorbestimmte Ebenheit von mindestens einem Grad der Senkrechten zur Transportbahn eingehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, desweiteren gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Erfassen des vorderen Endes des bewegten Materials beim Eintritt in die Messzone;

- Auffangen des erzeugten Interferenzsignals ab Erfassung des vorderen Endes des bewegten Materials;

- Erfassen des hinteren Endes des bewegten Materials beim Eintritt in die Messzone; und

- Beenden des Auffangens des erzeugten Interferenzsignals bei Erfassung des hinteren Endes des bewegten Materials.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längenabmessung L der Länge des bewegten Materials durch die im wesentlichen konstante Geschwindigkeit und ein Zeitintervall zwischen der Erfassung des vorderen und des hinteren Endes bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Materials vor dem Transport durch die Messungszone mit einer ersten Geschwindigkeit transportiert wird, die geringfügig unter der Geschwindigkeit liegt, mit der das Material die Messzone passiert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Materials nach Verlassen der Transportbahn mit einer zweiten Geschwindigkeit transportiert wird, die geringfügig über der Geschwindigkeit liegt, mit der das Material die Messzone passiert.

7. Verfahren nach Anspruch 1, desweiteren gekennzeichnet durch folgenden Schritt:

- Zuschneiden des Materials auf eine vorbestimmte Länge unmittelbar vor dem Transport des bewegten Materials auf der Transportbahn.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Interferenzsignale bei gleichbleibenden Abstandsintervallen abgenommen werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, desweiteren gekennzeichnet durch folgenden Schritt:

- Eliminieren der statischen Aufladung des bewegten Materials.