DE20120792U1 - Measurement of width of continuous flat material, e.g. textile fabric, involves traversing edge sensor linked to computer - Google Patents
Measurement of width of continuous flat material, e.g. textile fabric, involves traversing edge sensor linked to computerInfo
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Abstract
Description
Patentanwalt Dipl. Ing. Walter Jackisch ÄPaimsrPatent Attorney Dipl. Ing. Walter Jackisch ÄPaimsr
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flächigen Bahnflat track
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung von seitlichen Rändern einer flächigen Bahn.The invention relates to a device for determining lateral edges of a flat web.
Während des Produktionsprozesses von flächigen Bahnen, insbesondere von Strukturgebilden, wie Textilien ergeben sich Abweichungen von der idealen Textur, beispielsweise durch Verzüge der Querfäden - sogenannte Schußverzüge. Zur Korrektur solcher Abweichungen werden geeignete Korrektureinrichtungen verwendet. Zur Korrektur von Schußverzügen werden zum Beispiel Maschinen zum Geraderichten von Schußfäden, sogenannte Richtmaschinen eingesetzt, wie sie beispielsweise in der US-A 3,402,443 beschrieben sind. Zur Korrektur anderer Abweichungen von der idealen Struktur und zur Erzielung spezifischer geometrischer und mechanischer Soll-Daten wie der Breite einer Flächenbahn oder der Fadendichte von Strukturgebilden, werden zum Beispiel entsprechende Stellglieder an Spannmaschinen wie Abstand der Führungsketten oder Voreilung herangezogen.During the production process of flat webs, particularly of structural structures such as textiles, deviations from the ideal texture occur, for example due to distortions of the cross threads - so-called weft distortions. Suitable correction devices are used to correct such deviations. To correct weft distortions, for example, machines for straightening weft threads, so-called straightening machines, are used, as described, for example, in US-A 3,402,443. To correct other deviations from the ideal structure and to achieve specific geometric and mechanical target data such as the width of a flat web or the thread density of structural structures, appropriate actuators on tensioning machines such as the distance between the guide chains or overfeed are used.
Zur Qualitätssicherung bei der Herstellung flächiger Bahnen werden Meßvorrichtungen eingesetzt, mit Hilfe derer die Breite und die Fadendichte sowie die Ausrichtung von Linienformationen der Bahnen bestimmt werden können. Eine aus der DE 37 33 791 C2 bekannte Vorrichtung zur Bestimmung der seitlichen Ränder einer flächigen Bahn sieht eine in einem Lichtschacht angeordnete Lichtquelle mit einem Fotoempfänger vor mit einem über die Bahnbreite beweglichen Winkelspiegel, der in einem Abtastschlitten angeordnet ist. Dabei muß der Winkelspiegel zwei Teilspiegel umfassen, wobei der der Lichtquelle zugewandte Teilspiegel voll reflektierend und der dem Lichtempfänger zugewandte Teilspiegel halbdurchlässig ausgebildet ist, so daß die Sendelichtstrahlen den zweiten Teilspiegel passieren und die von einer Materialbahn reflektierten Lichtstrahlen zum Lichtempfänger umgelenkt werden.To ensure quality in the production of flat webs, measuring devices are used with which the width and thread density as well as the alignment of line formations of the webs can be determined. A device known from DE 37 33 791 C2 for determining the lateral edges of a flat web provides a light source arranged in a light shaft with a photo receiver with an angle mirror that can be moved across the width of the web and is arranged in a scanning carriage. The angle mirror must comprise two partial mirrors, the partial mirror facing the light source being fully reflective and the partial mirror facing the light receiver being semi-transparent, so that the transmitted light rays pass through the second partial mirror and the light rays reflected by a material web are deflected to the light receiver.
Eine bekannte Meßvorrichtung zur Bahnbreitenbestimmung flächiger Bahnen sieht eine im Abstand über der Bahn angebrachte, pendelnde Einheit aus Lichtstrahlsender und Empfänger vor. Ein feiner Lichtstrahl oder Laserstrahl überstreicht dabei die Bahnbreite, wobei eine auf der abgewandten Bahnseite angeordnete Reflexfolie bewirkt, daß beim Überstreichen der Bahnränder die Pendellichtschranke ein Signal erzeugt und die jeweilige Winkellage der Pendellichtschranke von einer Recheneinrichtung erfaßt und als Breitenwert ausgegeben wird.A known measuring device for determining the web width of flat webs provides a pendulum unit consisting of a light beam transmitter and receiver, mounted at a distance above the web. A fine light beam or laser beam sweeps over the width of the web, whereby a reflective foil arranged on the opposite side of the web causes the pendulum light barrier to generate a signal when the web edges are swept over and the respective angular position of the pendulum light barrier is recorded by a computing device and output as a width value.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auf einfache Weise und exakt eine Abmessung der Breite einer Flächenbahn möglich ist.The invention is based on the object of creating a device with which the width of a surface web can be measured in a simple and precise manner.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a device having the features of claim 1.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die von der Lichtschranke detektierte Änderung von "hell" auf "dunkel" bzw. von "dunkel" auf "hell" beim Überstreichen des Randes der Bahn als das Anfangs- bzw. Endsignal für eine vorgegebene seitliche Bewegung benutzt, da die Detektoreinheit signalübertragend mit einem sogenannten Breitenrechner als Recheneinheit verbunden ist. Die zeitliche Länge zwischen einem ersten Signal und einem zweiten Signal ist dabei eines der Kriterien, um die Abmessung der Breite der Bahn zu berechnen. Hierzu wird die Traversierzeit durch die Lichtschranke aufgrund der beiden an den Rändern durch Überstreichen der Detektoreinheit erfaßten Signale mit einer bestimmten Traversiergeschwindigkeit multipliziert, so daß sich die Abmessung s nach der Formel s = vt &khgr; tt errechnet. Da die Traversierzeit tt und die Traversiergeschwindigkeit vt ausreichend sind, um die Abmessung der Bahnbreite zu ermitteln, kann bereits nach einer einzigen Traversierung der Lichtschranke über der Bahn deren tatsächliche Breite festgestellt werden. Bei jeder weiteren Traversierung wird dann die jeweils aktuelle Bahnbreite festgestellt, so daß bei Abweichungen von einem vorgegebenen Wert umgehend eingegriffen werden kann.In the device according to the invention, the change from "light" to "dark" or from "dark" to "light" detected by the light barrier when the edge of the web is swept is used as the start or end signal for a given lateral movement, since the detector unit is connected to a so-called width calculator as a computing unit in a signal-transmitting manner. The length of time between a first signal and a second signal is one of the criteria for calculating the width of the web. To do this, the traversing time through the light barrier is multiplied by a certain traversing speed based on the two signals detected at the edges by sweeping the detector unit, so that the dimension s is calculated according to the formula s = v t × t t . Since the traversing time t t and the traversing speed v t are sufficient to determine the width of the web, the actual width of the web can be determined after just one traversal of the light barrier over the web. With each subsequent traversal, the current path width is determined so that any deviations from a specified value can be addressed immediately.
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Die Traversiergeschwindigkeit kann durch einen Kalibrierlauf genau gemessen und der Recheneinheit vor dem eigentlichen Meßvorgang eingegeben werden. Die von der Recheneinheit bestimmten Abmessungen können stichprobenartig oder durch einen Kalibrierlauf vor dem eigentlichen Meßverfahren mit Abmessungswerten, welche mit einem Maßstab ermittelt wurden, verglichen werden. Bei etwaigen Differenzen zwischen der von der Recheneinheit ermittelten Abmessung und der mit dem Maßstab ermittelten Abmessung wird der Recheneinheit ein Korrekturwert eingegeben und die Recheneinheit auf diese Weise kalibriert. Es ist zweckmäßig, die Zeitmessung zur Ermittlung der Breite bei konstanter Travesiergeschwindigkeit vorzunehmen und dazu für die Lichtschranke eine Beschleunigungsstrecke vorzusehen, um eine konstante Traversiergeschwindigkeit während des gesamten für die Messung herangezogenen Traversierens über der flächigen Bahn zu erreichen. Diese Beschleunigungsstrecke befindet sich zwischen einer Umkehrposition für die Bewegung der Traversiervorrichtung und dem Rand der Bahn. Sie dient auch als Verzögerungsstrecke vor der Richtungsumkehr. Durch die Beschleunigungsstrecke kann die traversierende Lichtschranke vor Erreichen eines ersten Randes der flächigen Bahn auf konstante Traversiergeschwindigkeit beschleunigt werden und nach Überstreichen des zweiten Randes der flächigen Bahn verzögert werden.The traversing speed can be measured precisely by a calibration run and entered into the computing unit before the actual measuring process. The dimensions determined by the computing unit can be compared with dimensional values determined using a scale either randomly or by a calibration run before the actual measuring process. If there are any differences between the dimension determined by the computing unit and the dimension determined using the scale, a correction value is entered into the computing unit and the computing unit is calibrated in this way. It is advisable to carry out the time measurement for determining the width at a constant traversing speed and to provide an acceleration section for the light barrier in order to achieve a constant traversing speed during the entire traversing over the flat web used for the measurement. This acceleration section is located between a reversal position for the movement of the traversing device and the edge of the web. It also serves as a deceleration section before the direction is reversed. The acceleration section allows the traversing light barrier to be accelerated to a constant traversing speed before reaching a first edge of the flat path and to be decelerated after crossing the second edge of the flat path.
Um eine konstante Traversiergeschwindigkeit zu ermöglichen, kann es auch zweckmäßig sein, die Beschleunigungsstrecke in den Bereich der flächigen Bahn, vorzugsweise bis nahe deren Mitte, auszudehnen. Die Abmessung wird dabei in folgenderIn order to enable a constant traversing speed, it may also be useful to extend the acceleration section into the area of the flat path, preferably close to its center. The dimension is given as follows:
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Weise in zwei Teilschritten ermittelt. Mit Abstand zum Rand der Bahn, beispielsweise in der Mitte, wird eine detektierbare Querpositionsmarke oder ein Querpositionssensor angeordnet, welche beim Überstreichen durch Strahlungsquelle und die Detektoreinheit ein Schaltsignal generiert. Die Recheneinheit ermittelt die Traversierzeit von dem Querpositionssensor zum ersten Rand der flächigen Bahn und anschließend die Traversierzeit von dem Querpositionssensor zum zweiten Rand der flächigen Bahn, summiert die beiden Teiltraversierzeiten auf und bestimmt unter Verknüpfung mit der Traversiergeschwindigkeit die örtliche Breite der flächigen Bahn.It is determined in two steps. A detectable transverse position mark or transverse position sensor is arranged at a distance from the edge of the track, for example in the middle, which generates a switching signal when the radiation source and the detector unit pass over it. The computing unit determines the traversing time from the transverse position sensor to the first edge of the flat track and then the traversing time from the transverse position sensor to the second edge of the flat track, adds up the two partial traversing times and determines the local width of the flat track in conjunction with the traversing speed.
Um betriebsbedingte geringfügige Schwankungen der Traversiergeschwindigkeit berücksichtigen zu können, kann es zweckmäßig sein, die aktuelle Traversiergeschwindigkeit während des Meßvorgangs ständig zu ermitteln. Hierzu ist es zweckmäßig, daß zwei vorgegebene Querpositionsmarken mit definiertem Abstand zueinander vorgesehen sind, die von einem traversierenden Sensor überfahren und dadurch Impulse erzeugt werden, wobei die Recheneinheit aus diesen beiden Schaltimpulsen unter Berücksichtigung des Abstandes der Querpositionsmarken die aktuelle Traversiergeschwindigkeit errechnet, die zur Breitenmessung herangezogen wird. Bei diesen Querpositionsmarken kann es sich um Zusatzreflektoren handeln, die mit der traversierenden Lichtschranke zusammenwirken. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, die Querpositionsmarken als Magnete oder Stahlteile auszuführen, die im Bereich der Bewegungsbahn eines Hall- oder induktiven Sensors liegen, so daß der be-In order to be able to take into account minor operational fluctuations in the traversing speed, it can be useful to constantly determine the current traversing speed during the measuring process. For this purpose, it is useful to provide two predefined transverse position marks with a defined distance from each other, which are passed over by a traversing sensor and thus generate pulses, whereby the computing unit calculates the current traversing speed from these two switching pulses, taking into account the distance between the transverse position marks, which is used for the width measurement. These transverse position marks can be additional reflectors that work together with the traversing light barrier. Alternatively, however, it is also possible to design the transverse position marks as magnets or steel parts that lie in the area of the movement path of a Hall or inductive sensor, so that the
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treffende Impuls durch magnetische Induktion erzeugt wird. Außerdem kommen auch kapazitive Taster oder sonstige Querpositionsgeber in Betracht.The pulse that hits the target is generated by magnetic induction. Capacitive buttons or other transverse position sensors can also be used.
Bei der Messung mittels Inkrementalgeber kann man zwar die jeweilige Augenblicksgeschwindigkeit, aber alternativ und eigentlich direkter die zurückgelegte Strecke unmittelbar messen; denn infolge der starren Kopplung entspricht jeder Impuls einer bestimmten Travesierlange. Zwischen den beiden Kanten-Lichtstrahl-Signalen werden also die Impulse gezählt, die der Gesamtbreite zwischen den Kanten entsprechen. Es kann auch zweckmäßig sein, die aktuelle Traversiergeschwindigkeit kontinuierlich während des gesamten Traversiervorganges zu erfassen. Zu diesem Zweck erfaßt die Recheneinheit Impulse eines Inkrementalgebers, welcher zweckmäßig mit einer Bewegungsmechanik der Strahlungsquelle und der Detektoreinheit verbunden ist. Auf diese Weise lassen sich Einflüsse von Staub oder Feuchtigkeit auf die Traversiergeschwindigkeit oder die Detektierbarkeit der Querpositionsmarken ausschließen.When measuring using an incremental encoder, the current instantaneous speed can be measured, but alternatively and more directly the distance traveled can be measured directly; because of the rigid coupling, each pulse corresponds to a specific traversing length. The pulses that correspond to the total width between the edges are counted between the two edge light beam signals. It can also be useful to record the current traversing speed continuously during the entire traversing process. For this purpose, the computing unit records pulses from an incremental encoder, which is conveniently connected to a movement mechanism of the radiation source and the detector unit. In this way, the influence of dust or moisture on the traversing speed or the detectability of the transverse position marks can be excluded.
Bei der Bestimmung der Abmessung führt die Recheneinheit insbesondere beim Einlesen der Signale der Detektoreinheit und des Inkrementalgebers Plausibilitätskontrollen durch, wobei nicht vertrauenswürdige Signale und Signale zu nicht vertrauenswürdigen Zeitpunkten sowie unplausible Rechenergebnisse verworfen werden.When determining the dimension, the computing unit carries out plausibility checks, particularly when reading in the signals from the detector unit and the incremental encoder, whereby untrustworthy signals and signals at untrustworthy times as well as implausible calculation results are rejected.
Die Art und Genauigkeit, in der die flächige Bahn der Überwachungsvorrichtung vorgelegt wird, beeinflußt die Meß-The manner and accuracy with which the flat track is presented to the monitoring device influences the measurement
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genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es ist daher in weiterer Ausgestaltung zweckmäßig, vor und hinter dem Abschnitt, den die Bahn für die Messung durchläuft, Führungselemente, zum Beispiel Führungswalzen anzuordnen. Zusätzlich können einlaufseitig auch Kantenausroll-Vorrichtungen angeordnet sein, die für eine vollständige Ausbreitung der Bahn und glatte Ränder sorgen.accuracy of the method according to the invention. It is therefore expedient in a further embodiment to arrange guide elements, for example guide rollers, in front of and behind the section through which the web passes for the measurement. In addition, edge rolling devices can also be arranged on the inlet side, which ensure that the web is completely spread out and that the edges are smooth.
Die Bestimmung der Abmessung der flächigen Bahn kann während der Erfassung des Strukturbildes oder anderer Qualitätsmerkmale der flächigen Bahn erfolgen. Dabei können bereits vorhandene Strahlungsquellen und Detektoreinheiten in Richtmaschinen oder anderen Vorrichtungen zur Überwachung von flächigen Bahnen in der beschriebenen Weise zur Anwendung gelangen. Mit Hilfe eines Antriebsmotors und einer getrieblichen Verbindung, wie einem Ketten- oder Zahnriementrieb, werden die Strahlungsquelle und die Detektoreinheit auf einem Schlitten oder Laufwagen auf der Traversenführung bewegt. Die Lichtschranke kann beispielsweise eine Durchlicht- oder Reflexlichtschranke sein. Die Strahlungseinheit und die Detektoreinheit können je nach System auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sein oder auf einer Seite der Flächenbahn, sofern auf der anderen Seite ein Reflektor vorgesehen ist. Die Strahlungsquelle ist zweckmäßig eine Lichtquelle oder ein Halbleiterlaser, und die Detektoreinheit ist vorzugsweise eine Fotozelle.The dimensions of the flat web can be determined while the structural image or other quality characteristics of the flat web are being recorded. Existing radiation sources and detector units in straightening machines or other devices for monitoring flat webs can be used in the manner described. With the help of a drive motor and a gear connection, such as a chain or toothed belt drive, the radiation source and the detector unit are moved on a carriage or carriage on the traverse guide. The light barrier can be a transmitted light or reflected light barrier, for example. Depending on the system, the radiation unit and the detector unit can be arranged on opposite sides or on one side of the flat web, provided that a reflector is provided on the other side. The radiation source is expediently a light source or a semiconductor laser, and the detector unit is preferably a photocell.
Die Auflösegenauigkeit der Lichtschranke kann dadurch verbessert werden, daß der Lichtstrahl in der Ebene der flächigen Bahn mittels einer Kollimationsoptik eingeschnürtThe resolution accuracy of the light barrier can be improved by constricting the light beam in the plane of the flat path using a collimation optics.
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wird. Die Ränder der flächigen Bahn lassen sich auch durch Einschnüren des Lichtstrahles mit Hilfe einer schlitzförmigen Blende präziser detektieren. Die schlitzförmige Blende erstreckt sich mit ihrer Längsseite in Laufrichtung der Bahn. Die schlitzförmige Blende kann unmittelbar vor der Lichtschranken-Sender/Empfänger-Optik und/oder vor einem Reflektor angeordnet sein.The edges of the flat web can also be detected more precisely by constricting the light beam using a slit-shaped aperture. The long side of the slit-shaped aperture extends in the direction of travel of the web. The slit-shaped aperture can be arranged directly in front of the light barrier transmitter/receiver optics and/or in front of a reflector.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Richtmaschine für flächige Bahnen von Strukturgebilden,Fig. 1 is a perspective view of a straightening machine for flat webs of structural structures,
Fig. 2 einen teilweisen, schematischen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Abmessung einer flächigen Bahn,Fig. 2 shows a partial, schematic cross-section through a device for determining a dimension of a flat web,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung zur Bestimmung einer Abmessung einer flächigen Bahn,Fig. 3 is a side view of the device for determining a dimension of a flat web,
Fig. 4 eine Draufsicht einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Abmessung einer flächigen Bahn,Fig. 4 is a plan view of a device for determining a dimension of a flat web,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Bestimmung einer Abmessung einer flächigen Bahn,Fig. 5 is a schematic representation of the device for determining a dimension of a flat web,
Fig. 6 eine Darstellung eines Signalgangs,Fig. 6 a representation of a signal path,
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Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Ausführungsvariante der Vorrichtung zur Bestimmung einer Abmessung einer flächigen Bahn,Fig. 7 is a schematic representation of an embodiment of the device for determining a dimension of a flat web,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung zur Bestimmung einer Abmessung einer flächigen Bahn,Fig. 8 is a schematic representation of a further embodiment of the device for determining a dimension of a flat web,
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Bestimmung der aktuellen Traversiergeschwindigkeit, Fig. 9 is a schematic representation of the device for determining the current traversing speed,
Fig. 10 eine schematische Darstellung des Signalgangs bei dem Meßverfahren in Fig. 9,Fig. 10 is a schematic representation of the signal path in the measuring method in Fig. 9,
Fig.11 eine alternative Ausführung zur Ermittlung der Abmessung der Bahnbreite.Fig.11 an alternative design for determining the dimension of the web width.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Richtmaschine 19 für flächige Bahnen 4 von Strukturgebilden, wie etwa Textilien. Damit Verzüge in Strukturgebilden gerichtet werden können und die Gewebestruktur dem Sollbild angepaßt werden kann, ist die Kenntnis des örtlichen Verzuges des Strukturgebildes erforderlich. Zu diesem Zweck ist eine in Fig. 2 teilweise im Querschnitt gezeigte optische Überwachungsvorrichtung 24 vorgesehen. Die optische Überwachungsvorrichtung 24 ist hinter einer Verkleidung 3 0 der Richtmaschine 19 in Fig. 1 angeordnet. Führungswalzen 18, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel übereinander in der Richtmaschine 19 gehalten bzw. drehbar gelagert sind,Fig. 1 shows a perspective view of a straightening machine 19 for flat webs 4 of structural structures, such as textiles. In order to be able to straighten distortions in structural structures and to adapt the fabric structure to the desired image, knowledge of the local distortion of the structural structure is required. For this purpose, an optical monitoring device 24 is provided, shown partially in cross section in Fig. 2. The optical monitoring device 24 is arranged behind a panel 30 of the straightening machine 19 in Fig. 1. Guide rollers 18, which in the embodiment shown are held one above the other in the straightening machine 19 or are rotatably mounted,
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führen die flächige Bahn 4 etwa senkrecht zwischen den Achsen von Sender- und Empfangselementen der optischen Überwachungsvorrichtung 24 in ihrer gesamten Breite 5 zu bzw. von dieser wieder weg. Zusätzlich zu den Führungswalzen 18 können Bahnführungselemente und/oder Kantenausrol!vorrichtungen zur weiteren Glättung der flächigen Bahn in der Richtmaschine 19 vorgesehen sein. In dem portalartigen Gehäuse der Richtmaschine 19 sind Antriebe der Führungswalzen sowie eine Recheneinheit 8 untergebracht .guide the flat web 4 approximately perpendicularly between the axes of the transmitter and receiver elements of the optical monitoring device 24 over its entire width 5 to or away from it. In addition to the guide rollers 18, web guide elements and/or edge rolling devices for further smoothing of the flat web can be provided in the straightening machine 19. Drives for the guide rollers and a computing unit 8 are housed in the portal-like housing of the straightening machine 19.
In Fig. 2 ist eine flächige Bahn 4 zu erkennen, die über zwei Führungswalzen 18 in gespanntem, ebenen Zustand bewegt wird. Auf der einen Seite der Bahn 4 sind eine Kamera 31 und eine Strahlungsquelle 7 sowie eine Detektoreinheit 6 angeordnet. Die Strahlungsquelle 7 und die Detektoreinheit 6 bilden zusammen mit einem auf der gegenüberliegenden Seite der flächigen Bahn 4 angeordneten Reflektor 32 eine Lichtschranke 25, insbesondere eine Reflexlichtschranke. Wie aus Fig. 2 und 4 ersichtlich ist, wird ein Lichtstrahl 27 der Strahlungsquelle 7 auf den Reflektor 32 gelenkt und trifft in Abhängigkeit des Vorhandenseins oder Nicht-Vorhandenseins der Bahn 4 auf dem Reflektor 32 auf und wird von diesem wieder zur Detektoreinheit 6 zurück geleitet. Die Detektoreinheit 6 ist signalübertragend mit der Recheneinheit 8 verbunden. Auf derselben Seite wie der Reflektor 32 ist ein Durchlichtscheinwerfer 33 angeordnet. Die Kamera 31 und der Durchlichtscheinwerfer 33 dienen zur Bestimmung eines örtlichen Strukturbildes der flächigen Bahn. Die Kamera 31, die Strahlungsquelle 7 und die DetektoreinheitIn Fig. 2, a flat web 4 can be seen which is moved over two guide rollers 18 in a tensioned, flat state. On one side of the web 4, a camera 31 and a radiation source 7 as well as a detector unit 6 are arranged. The radiation source 7 and the detector unit 6, together with a reflector 32 arranged on the opposite side of the flat web 4, form a light barrier 25, in particular a reflex light barrier. As can be seen from Figs. 2 and 4, a light beam 27 from the radiation source 7 is directed onto the reflector 32 and, depending on the presence or absence of the web 4, strikes the reflector 32 and is guided back from there to the detector unit 6. The detector unit 6 is connected to the computing unit 8 in a signal-transmitting manner. A transmitted-light spotlight 33 is arranged on the same side as the reflector 32. The camera 31 and the transmitted light 33 serve to determine a local structural image of the flat web. The camera 31, the radiation source 7 and the detector unit
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sind auf einem Schlitten oder Laufwagen 34 gemeinsam angeordnet und der Durchlichtscheinwerfer 33 und der Reflektor 32 sind auf einem weiteren Schlitten 34' montiert, wobei die Schlitten 34, 34' synchron verschieblich jeweils auf Elementen einer Traversenführung 20, 20' gelagert sind, die - wie aus der Draufsicht in Fig. 4 ersichtlich - hintereinander liegen.are arranged together on a carriage or carriage 34 and the transmitted light spotlight 33 and the reflector 32 are mounted on a further carriage 34', wherein the carriages 34, 34' are each mounted synchronously displaceably on elements of a crossbar guide 20, 20', which - as can be seen from the top view in Fig. 4 - are located one behind the other.
In Fig. 3 und 4 sind ein erster seitlicher Rand 2 und ein zweiter seitlicher Rand 3 der Bahn 4 definiert, wobei die Abmessung 1 zwischen diesen Rändern zu bestimmen ist. Hierzu dient die Lichtschranke 25 zusammen mit der Recheneinheit 8, durch welche insbesondere die örtliche Breite der Bahn 4 feststellbar ist. Zu diesem Zweck wird mit Hilfe eines aus Fig. 2 ersichtlichen Motors 21 und einer koppelnden Verbindung 22 der Schlitten oder Laufwagen 34, 34' über die flächige Bahn 4 bewegt. Beim Überstreichen eines ersten Randes 2 der flächigen Bahn 4 durch die Lichtschranke 2 5 schaltet diese von "hell" auf "dunkel" und umgekehrt. Beim Traversieren des Randes 2 in Richtung zur Bahnmitte schaltet die Lichtschranke 25 auf "dunkel" und beim Überstreichen des zweiten Randes 3 der flächigen Bahn 4 von "dunkel" auf "hell". Die Recheneinheit 8 ermittelt die Traversierzeit tt und bestimmt in Abhängigkeit von der Traversiergeschwindigkeit vt die Abmessung 1.In Fig. 3 and 4, a first lateral edge 2 and a second lateral edge 3 of the web 4 are defined, whereby the dimension 1 between these edges is to be determined. The light barrier 25 serves this purpose together with the computing unit 8, by means of which in particular the local width of the web 4 can be determined. For this purpose, the carriage or carriage 34, 34' is moved over the flat web 4 with the aid of a motor 21 shown in Fig. 2 and a coupling connection 22. When the light barrier 25 passes over a first edge 2 of the flat web 4, it switches from "light" to "dark" and vice versa. When the edge 2 traverses towards the center of the web, the light barrier 25 switches to "dark" and when the second edge 3 of the flat web 4 is passed over, it switches from "dark" to "light". The computing unit 8 determines the traversing time t t and determines the dimension 1 depending on the traversing speed v t .
Der Meßvorgang kann in gleicher Weise nun von dem zweiten Rand 3 zum ersten Rand 2 und wieder umgekehrt wiederholt werden. Die Traversiergeschwindigkeit vt kann durch einen Kalibrierlauf vor der Messung ermittelt und der Rechen-The measuring process can now be repeated in the same way from the second edge 3 to the first edge 2 and vice versa. The traversing speed v t can be determined by a calibration run before the measurement and the calculation
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einheit 8 eingegeben werden. Ebenso kann die von der Recheneinheit 8 ermittelte Abmessung 1 im Rahmen einer Kalibrierung mit der durch einen Maßstab gemessenen Abmessung verglichen werden und Korrekturwerte As der Recheneinheit 8 eingegeben werden, wie dies Fig. 6 verdeutlicht.unit 8. Likewise, the dimension 1 determined by the computing unit 8 can be compared with the dimension measured by a scale as part of a calibration and correction values A s can be entered into the computing unit 8, as shown in Fig. 6.
Wie Fig. 5 in einer schematischen Darstellung der Vorrichtung zeigt, kann die Lichtschranke 25 von einer beliebigen Startposition 35 aus von links nach rechts oder umgekehrt über die Bahn 4 bewegt werden, bis sie den ersten Rand 2 erreicht. Die Lichtschranke schaltet dann von "dunkel" auf "hell", wodurch die Umsteuerung des Motors 21 und an der Umkehrposition 13 eine Richtungsänderung der Traversierbewegung, die mit Richtungspfeil 2 8 angegeben ist, von rechts nach links erfolgt. Das Überfahren des Randes 3 bewirkt die Umsteuerung und Richtungsänderung an der Umkehrposition 23.As Fig. 5 shows in a schematic representation of the device, the light barrier 25 can be moved from any starting position 35 from left to right or vice versa over the track 4 until it reaches the first edge 2. The light barrier then switches from "dark" to "light", which causes the reversal of the motor 21 and a change in direction of the traversing movement, indicated by the direction arrow 28, from right to left at the reversal position 13. Driving over the edge 3 causes the reversal and change in direction at the reversal position 23.
Wie Fig. 7 zeigt, ist die Traversenführung 20' länger ausgeführt als die Bahnbreite 5, wodurch die Umkehrposition 13, 23 einen größeren Abstand zu den jeweiligen Rändern 2, 3 der Bahn 4 aufweist. Hierdurch wird links und rechts der flächigen Bahn 4 eine Beschleunigungs- oder Verzögerungsstrecke 11 geschaffen, die den Vorteil hat, daß die Schlitten - in Fig. 7 ist lediglich Schlitten 34 zu sehen, der andere Schlitten ist verdeckt - von der Umkehrposition 13, 23 aus beim Überfahren des Randes 2, 3 bereits eine konstante Traversiergeschwindigkeit vt erreichen.As Fig. 7 shows, the traverse guide 20' is longer than the track width 5, whereby the reversal position 13, 23 has a greater distance from the respective edges 2, 3 of the track 4. This creates an acceleration or deceleration section 11 to the left and right of the flat track 4, which has the advantage that the carriages - in Fig. 7 only carriage 34 can be seen, the other carriage is hidden - already reach a constant traversing speed v t from the reversal position 13, 23 when traveling over the edge 2, 3.
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Wie die Fig. 8 in einer schematischen Darstellung einer weiteren Vorrichtung zur Bestimmung einer Abmessung 1 einer flächigen Bahn 4 zeigt, kann die Beschleunigungsstrecke 11 auch im Bereich der Bahn 4 selbst liegen. Zu diesem Zweck wird im Erfassungsbereich der Lichtschranke und in etwa der Bahnmitte der Bahn 4 eine Querpositionsmarke 12, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Zusatzreflektor 36 ausgeführt ist, angeordnet. Die Recheneinheit 8 erfaßt dabei zunächst die Traversierzeit für eine erste Teilstrecke 37 zwischen dem Zusatzreflektor 36 und dem zweiten Rand 3 der Bahn 4. Anschließend wird bei umgekehrter Traversierrichtung eine zweite Teilstrecke 37', welche sich von dem Zusatzreflektor 3 6 zum ersten Rand 2 der Bahn erstreckt, von der Recheneinheit erfaßt und gemessen. Die Teilstrecken 37, 37' werden summiert und multiplikatorisch mit der Traversiergeschwindigkeit verknüpft und von der Recheneinheit die Abmessung bestimmt.As Fig. 8 shows in a schematic representation of another device for determining a dimension 1 of a flat web 4, the acceleration section 11 can also be located in the area of the web 4 itself. For this purpose, a transverse position mark 12, which in the embodiment shown is designed as an additional reflector 36, is arranged in the detection area of the light barrier and approximately in the middle of the web 4. The computing unit 8 first records the traversing time for a first partial section 37 between the additional reflector 36 and the second edge 3 of the web 4. Then, with the traversing direction reversed, a second partial section 37', which extends from the additional reflector 36 to the first edge 2 of the web, is recorded and measured by the computing unit. The partial sections 37, 37' are summed and multiplied by the traversing speed and the dimension is determined by the computing unit.
Um störende Einflüsse von Staub und der dgl. auf die Traversierbewegung der Lichtschranke und somit auf die tatsächliche Traversiergeschwindigkeit und das Meßergebnis zu minimieren oder zu eliminieren, sind weitere vorteilhafte Maßnahmen möglich. Wie Fig. 9 in einer weiteren schematischen Darstellung der Vorrichtung zur Bestimmung der aktuellen Traversiergeschwindigkeit zeigt, ist vorgesehen, im Bereich der Bahn 4 zwei Querpositionsmarken 14, 14', die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Zusatzreflektoren 38, 38' ausgebildet sind, so anzuordnen, daß sie die Lichtschranke beim Vorbeitraversieren jeweils zu einem Schaltvorgang veranlassen. Die Zusatzreflektoren 38,In order to minimize or eliminate disruptive influences of dust and the like on the traversing movement of the light barrier and thus on the actual traversing speed and the measurement result, further advantageous measures are possible. As Fig. 9 shows in a further schematic representation of the device for determining the current traversing speed, it is intended to arrange two transverse position marks 14, 14' in the area of the track 4, which in the embodiment shown are designed as additional reflectors 38, 38', in such a way that they cause the light barrier to switch when it traverses past. The additional reflectors 38,
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38' sind in einem bekannten Abstand 15 zueinander - beispielsweise mit 0,5 m Abstand - entfernt.· Die Recheneinheit 8 ist daher auf einfache Weise in der Lage, anhand der gemessenen Traversierzeit zwischen den Zusatzreflektoren 38, 38' die aktuelle Traversiergeschwindigkeit zu bestimmen und der Berechnung der Abmessung 1 der Bahn 4 zugrunde zu legen.38' are at a known distance 15 from each other - for example, 0.5 m apart. The computing unit 8 is therefore easily able to determine the current traversing speed based on the measured traversing time between the additional reflectors 38, 38' and to use this as the basis for calculating the dimension 1 of the track 4.
Die Querpositionsmarken 14, 14' können auch als Magnete ausgeführt sein, die im Bereich eines die Traversierbewegung ausführenden Hall-Sensors liegen. Das im HaIl-Sensor erzeugte Signal wird in gleicher Weise der Recheneinheit 8 zugeführt, um aus dem Zeitintervall die aktuelle Traversiergeschwindigkeit vt zu ermitteln. Alternativ hierzu kommen auch kapazitiv wirkende Querpositionssensoren oder andere geeignete Mittel in Betracht.The transverse position marks 14, 14' can also be designed as magnets which are located in the area of a Hall sensor which carries out the traversing movement. The signal generated in the Hall sensor is fed in the same way to the computing unit 8 in order to determine the current traversing speed v t from the time interval. Alternatively, capacitive transverse position sensors or other suitable means can also be used.
Die Fig. 10 verdeutlicht den Signalgang zur Ermittlung der Traversiergeschwindigkeit. Die Lichtschranke 25 schaltet nach Travesierbeginn an der ersten Kante von LO auf HI, läuft bis zur ersten Querpositionsmarke - schaltet impulsartig von HI auf LO und gleich wieder auf HI - läuft weiter bis zur zweiten Querpositionsmarke - schaltet auch dort von HI auf LO und gleich wieder auf HI - und läuft dann weiter bis zu der anderen Kante, wo sie von HI auf LO schaltet. Die Recheneinheit 8 mißt dabei die Laufzeit zwischen den beiden durch die Querpositionsmarken 14, 14' (vergl. Fig. 9) ausgelösten Impulsen. Da der Abstand 15 eingegeben ist, kann die Recheneinheit 8 hieraus schließlich die Travesiergeschwindigkeit vt ermitteln. Im Ausführungsbeispiel derFig. 10 illustrates the signal path for determining the traversing speed. The light barrier 25 switches from LO to HI after the start of traversing at the first edge, runs to the first transverse position mark - switches in pulses from HI to LO and immediately back to HI - continues to the second transverse position mark - there too switches from HI to LO and immediately back to HI - and then continues to the other edge, where it switches from HI to LO. The computing unit 8 measures the running time between the two pulses triggered by the transverse position marks 14, 14' (see Fig. 9). Since the distance 15 is entered, the computing unit 8 can finally determine the traversing speed v t from this. In the embodiment of the
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Fig. 10 sind die zeitlichen Längen des Signals HI jeweils gleich, d. h. dies würde gleichen Abständen zwischen den Kanten und Querpositionsmarken entsprechen. In den meisten Fällen werden jedoch die Abstände ungleich sein, so daß auch die zeitliche Länge des Signals unterschiedlich ist, wobei es darauf ankommt, daß die Zeit tx5 dem Abstand 15 entspricht, der definiert ist.Fig. 10, the temporal lengths of the signal HI are always the same, ie this would correspond to equal distances between the edges and transverse position marks. In most cases, however, the distances will be unequal, so that the temporal length of the signal is also different, whereby it is important that the time t x5 corresponds to the distance 15 that is defined.
Eine Ausführungsvariante zur Ermittlung der Travesiergeschwindigkeit ist in Fig. 11 dargestellt. Dabei erfolgt eine ständige Messung der aktuellen Traversierzeit und eine ständige Ermittlung der aktuellen Traversiergeschwindigkeit mit Hilfe eines Inkrementalgebers 17, welcher mit dem Motor 21 oder der koppelnden Verbindung 22 verbunden ist. Der Inkrementalgeber 17 (vgl. Fig. 2) ist, signalübertragend mit der Recheneinheit 8 verbunden. Die von dem Inkrementalgeber erzeugten Impulse werden von der Recheneinheit in dem von der Lichtschranke 25 an den Rändern 2, 3 detektierten Zeitintervall erfaßt und damit die Traversiergeschwindigkeit ermittelt. Bei der Messung mittels Inkrementalgeber kann man zwar die jeweilige Augenblicksgeschwindigkeit, aber alternativ und eigentlich direkter die zurückgelegte Strecke unmittelbar messen; denn infolge der starren Kopplung entspricht jeder Impuls einer bestimmten Travesierlänge. Zwischen den beiden Kanten-Lichtstrahl-Signalen werden also die Impulse gezählt, die der Gesamtbreite zwischen den Kanten entsprechen.A variant for determining the traversing speed is shown in Fig. 11. The current traversing time is constantly measured and the current traversing speed is constantly determined using an incremental encoder 17, which is connected to the motor 21 or the coupling connection 22. The incremental encoder 17 (see Fig. 2) is connected to the computing unit 8 in a signal-transmitting manner. The pulses generated by the incremental encoder are recorded by the computing unit in the time interval detected by the light barrier 25 at the edges 2, 3 and the traversing speed is thus determined. When measuring using an incremental encoder, the respective instantaneous speed can be measured directly, but alternatively and actually more directly the distance covered can be measured; because due to the rigid coupling, each pulse corresponds to a specific traversing length. Between the two edge light beam signals, the pulses that correspond to the total width between the edges are counted.
Als Randdedektoren werden vorzugsweise Lichtschranken eingesetzt, von denen es mehrere unterschiedliche AusführungenLight barriers are preferably used as edge detectors, of which there are several different versions
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gibt. Dabei kommen die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Reflexlichtschranken in Betracht, wobei vorzugsweise nicht die Reflexion der Bahn selbst, sondern die eines Reflektors gemessen wird, weil dies ein bedeutend besseres Diskriminierungsverhältnis ermöglicht. Damit ist das Erfassen des Randes der Bahn sicherer und unabhängig von der Farbe oder Beschaffenheit des Materials. Viele solcher Lichtschranken arbeiten mit einem im Querschnitt kreisförmigen Lichtstrahl, wobei der Reflektor ebenfalls kreisförmig ist. Dabei ist die Meßfläche oft verhältnismäßig groß, was zu Ungenauigkeiten bei der Detektion der Ränder der Bahn führen kann. Zur Steigerung der Meßgenauigkeit wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, eine Kollimationsoptik einzusetzen, die den Lichtstrahl in der Bahnebene auf einen kleinen Durchmesser einschnürt. Gemäß einer Ausführungsvariante kann auch eine schlitzförmige Blende mit geringer Ausdehnung in Richtung der Bahnbreite und größerer Ausdehnung in Laufrichtung der Bahn eingesetzt sein. Eine solche Blende kann unmittelbar vor der Sender/Empfänger-Optik der Lichtschranke und/oder direkt vor dem Reflektor bzw. den weiteren Reflektoren angeordnet sein.The reflex light barriers described in the exemplary embodiments are suitable, whereby preferably not the reflection of the web itself but that of a reflector is measured, because this enables a significantly better discrimination ratio. This makes it safer to detect the edge of the web and is independent of the color or nature of the material. Many such light barriers work with a light beam that is circular in cross-section, whereby the reflector is also circular. The measuring area is often relatively large, which can lead to inaccuracies in the detection of the edges of the web. To increase the measuring accuracy, a further embodiment of the invention proposes using collimation optics that constrict the light beam to a small diameter in the plane of the web. According to one embodiment, a slit-shaped aperture with a small extent in the direction of the web width and a larger extent in the direction of travel of the web can also be used. Such an aperture can be arranged directly in front of the transmitter/receiver optics of the light barrier and/or directly in front of the reflector or the other reflectors.
Es ist auch möglich, vor dem Lichtstrahl der Lichtschranke eine Zylinderlinse anzuordnen, derart, daß sich in der Bahnebene ein rechteckiger Lichtfleck ergibt, dessen Abmessungen in Breitenrichtung klein, aber in Laufrichtung der Bahn größer ist.It is also possible to arrange a cylindrical lens in front of the light beam of the light barrier in such a way that a rectangular light spot is created in the plane of the web, the dimensions of which are small in the width direction but larger in the direction of travel of the web.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20030612 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20050125 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20080121 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20100119 |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |