DE102011051601A1

DE102011051601A1 - Device for one-sided non-contact measuring of thickness of sheet-like objects such as plastic films, has a sensor set facing away from load carrier and object, and a sensor which operates in accordance with optical imaging principle

Info

Publication number: DE102011051601A1
Application number: DE201110051601
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2012-11-22

Abstract

The measuring device (1) comprises a load carrier (3) for partly placing the underside (2a) of the measured object (2), a contactless operating sensor (4) set facing away from the load carrier and the measured object, and a sensor (7) which operates in accordance with the optical or confocal imaging principle. The sensor (4) operates according to magnetic induction process, eddy current process, and/or capacitive process. The sensor (4) comprises a sensor main portion having an annular coil system (6). The sensor (7) has a pin-shaped light source (8). An independent claim is included for method for one-sided non-contact measuring of thickness of sheet-like objects.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur einseitig berührungslosen Dickenmessung eines eine Unterseite und eine Oberseite aufweisenden flächigen Messguts, umfassend einen Messgutträger, auf den das Messgut mit seiner Unterseite zumindest teilweise auflegbar ist, sowie eine berührungslos arbeitende erste Sensorvorrichtung, welche auf der dem Messgutträger abgewandten Seite des Messguts und beabstandet von dem Messgut angeordnet ist.The present invention relates to a device and a method for one-sided contactless thickness measurement of a bottom and a top having flat Messguts comprising a Meßgutträger on which the material to be measured is at least partially placed with its underside, and a non-contact first sensor device which on the Measuring material carrier side facing away from the material to be measured and spaced from the measured material is arranged.

Es ist bekannt, zur Dickenmessung von flächigem Messgut, wie beispielsweise Kunststofffolien, Vliesbahnen, Gummibahnen, Papier, Pappe oder dergleichen, auf dem magnetinduktiven oder dem Wirbelstromprinzip basierende Verfahren oder auch kapazitive Messverfahren einzusetzen. Bei den genannten Verfahren wird das zu vermessende Messgut mit seiner Unterseite auf einem Messgutträger positioniert, während eine Sensorvorrichtung berührend über die Oberseite des Messguts geführt wird.It is known to use for the thickness measurement of flat material to be measured, such as plastic films, nonwoven webs, rubber sheets, paper, cardboard or the like, based on the magnetic or eddy current principle based method or capacitive measuring methods. In the case of the methods mentioned, the material to be measured is positioned with its underside on a product support, while a sensor device is guided in a touching manner over the top side of the product to be measured.

Beim magnetinduktiven Verfahren wird dabei durch einen Erregerstrom der Sensorvorrichtung ein niederfrequentes Magnetfeld erzeugt, welches durch den in diesem Fall magnetischen Messgutträger verstärkt wird. Diese Verstärkung ist abhängig von der Schichtdicke des zu vermessenden Messguts, und das erfasste Verstärkungssignal kann in einen Schichtdickenwert umgerechnet werden. Beim Wirbelstromverfahren wird durch den Erregerstrom der Sensorvorrichtung ein hochfrequentes primäres Magnetfeld erzeugt, welches in dem in diesem Fall elektrisch leitenden Messgutträger Wirbelströme induziert. Deren sekundäres Magnetfeld schwächt das primäre Magnetfeld. Diese Schwächung ist abhängig vom Abstand zwischen Sensorvorrichtung und Messgutträger und damit von der Schichtdicke des zu vermessenden Messguts, so dass aus dem Schwächungssignal auf die Schichtdicke geschlossen werden kann.In the magnetic induction method, a low-frequency magnetic field is generated by an excitation current of the sensor device, which is amplified by the magnetic material carrier in this case. This amplification is dependent on the layer thickness of the material to be measured, and the detected amplification signal can be converted into a layer thickness value. In the case of the eddy-current method, a high-frequency primary magnetic field is generated by the excitation current of the sensor device, which induces eddy currents in the material carrier that is electrically conductive in this case. Their secondary magnetic field weakens the primary magnetic field. This weakening depends on the distance between the sensor device and the product carrier and thus on the layer thickness of the material to be measured, so that it is possible to deduce the layer thickness from the attenuation signal.

Die Oberfläche des zu vermessenden Messguts ist mitunter sehr empfindlich und durch den Kontakt zur Sensorvorrichtung kann es bei kontinuierlichen, die gesamte Messgutfläche abtastenden Messvorgängen zu Kratzern und Beschädigungen der Oberfläche kommen. Insbesondere bei sehr weichen, klebrigen oder feuchten Oberflächen kann es zu irreversiblen Verformungen der Oberfläche kommen, die das Messgut im ungünstigsten Falle unbrauchbar machen. Es sind daher bereits Versuche unternommen worden, die oben beschriebenen Verfahren derart weiterzubilden, dass sie eine zumindest einseitig berührungslose Dickenmessung erlauben.The surface of the material to be measured is sometimes very sensitive and contact with the sensor device may result in scratches and damage to the surface in the case of continuous measurement processes that scan the entire material to be measured. In particular with very soft, sticky or damp surfaces, irreversible deformation of the surface may occur, rendering the material to be measured unusable in the worst case. Therefore, attempts have already been made to further develop the above-described methods in such a way that they permit a thickness measurement which is contact-free at least on one side.

So ist in der DE 196 16 248 A1 eine Vorrichtung zur berührungslosen Dickenmessung beschrieben, bei welcher es zwischen der Sensorvorrichtung und dem zu vermessenden Messgut zur Ausbildung eines definierten Luftspalts kommt. Ein solches Verfahren arbeitet jedoch nur dann hinreichend genau, wenn die Dicke des Luftspaltes exakt bekannt ist. Da dies aufgrund verschiedener Umgebungseinflüsse nicht immer der Fall ist, sind Messungen nach dem bekannten Verfahren unter Umständen fehlerbehaftet. Außerdem erfolgt durch die Druckluftbeaufschlagung der Folie eine zusätzliche partielle Belastung der Folienoberfläche, welche zu einer unerwünschten Auskühlung und/oder Spurenbildung führen kann.So is in the DE 196 16 248 A1 describes a device for non-contact thickness measurement, in which it comes between the sensor device and the measurement material to be measured to form a defined air gap. However, such a method works only with sufficient accuracy if the thickness of the air gap is known exactly. Since this is not always the case due to various environmental influences, measurements by the known method may be faulty. In addition, by the compressed air applied to the film, an additional partial loading of the film surface, which can lead to an undesirable cooling and / or trace formation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur einseitig berührungslosen Dickenmessung eines Messguts bereitzustellen, welche die genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet und exakte Dickenmessungen ermöglicht.Object of the present invention is to provide a device and a method for one-sided contactless thickness measurement of a material to be measured, which overcomes the disadvantages of the prior art mentioned and allows exact thickness measurements.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.This object is achieved by a device having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 10.

Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments and modifications of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung sieht vor, dass zusätzlich zu der ersten Sensorvorrichtung eine nach einem optischen Abbildungsprinzip arbeitende zweite Sensorvorrichtung vorgesehen ist. Die Dickenmessung des Messguts erfolgt dabei über eine Differenzmessung, indem in einem ersten Schritt mit Hilfe der ersten Sensorvorrichtung der Abstand zwischen der auf dem Messgutträger aufliegenden Unterseite des Messguts und der ersten Sensorvorrichtung gemessen wird, und in einem zweiten Schritt mit Hilfe der zweiten Sensorvorrichtung der Abstand zwischen der Oberseite des Messguts und der zweiten Sensorvorrichtung gemessen wird. Aus den beiden ermittelten Abstandswerten kann unter Berücksichtigung der geometrischen Anordnung der beiden Sensorvorrichtungen zueinander durch Differenzbildung auf die Schichtdicke des Messguts geschlossen werden.The invention provides that, in addition to the first sensor device, a second sensor device operating according to an optical imaging principle is provided. The thickness measurement of the material to be measured takes place via a difference measurement, in which the distance between the underside of the product to be measured and the first sensor device is measured in a first step with the aid of the first sensor device, and in a second step with the aid of the second sensor device the distance is measured between the top of the material to be measured and the second sensor device. Taking into account the geometrical arrangement of the two sensor devices, it is possible to deduce from one another by subtraction of the two determined distance values on the layer thickness of the material to be measured.

Die vorgenannten Schritte der erfindungsgemäßen Messvorrichtung können zeitlich aufeinanderfolgend oder zeitgleich durchgeführt werden.The abovementioned steps of the measuring device according to the invention can be carried out in chronological succession or at the same time.

Gemäß einem Vorschlag der Erfindung ist die erste Sensorvorrichtung eine nach dem magnetinduktiven Verfahren und/oder dem Wirbelstromverfahren und/oder einem kapazitiven Verfahren arbeitende Sensorvorrichtung. Bei der zweiten Sensorvorrichtung handelt es sich nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung um eine nach dem konfokalen optischen Abbildungsprinzip arbeitende Sensorvorrichtung.According to a proposal of the invention, the first sensor device is a sensor device operating according to the magnetic induction method and / or the eddy current method and / or a capacitive method. The second sensor device according to a further proposal of the invention is one after the confocal optical imaging principle operating sensor device.

Bei einem so genannten konfokalen Sensor oder Konfokalsensor oszilliert ein Sensorobjektiv des Sensors, mit dem Messlicht, in der Regel ein Laserstrahl, zum Messobjekt fokussiert wird. Entsprechend der momentanen Höhenposition des Sensorobjektivs ändert sich die Lage bzw. der Durchmesser und die Intensität des Messflecks. Liegt der Fokus gerade auf der Oberfläche des Messobjekts, erfasst der Sensor ein Maximum des an der Oberfläche zurück gestreuten Lichts. Aus der zugehörigen Objektivlage, die während der Oszillation mit entsprechender Präzision gemessen wird, wird die Objekthöhe an einem jeweiligen Messpunkt bestimmt.In a so-called confocal sensor or confocal sensor oscillates a sensor lens of the sensor, with the measuring light, usually a laser beam is focused to the measurement object. According to the current height position of the sensor lens, the position or the diameter and the intensity of the measuring spot changes. If the focus is just on the surface of the measurement object, the sensor detects a maximum of the light scattered back on the surface. From the associated objective position, which is measured with corresponding precision during the oscillation, the object height is determined at a respective measuring point.

Mit anderen Worten sieht die Erfindung vor, zur Dickenmessung eines Messguts eine Kombination aus einem berührungslosen, vorzugsweise induktiven oder kapazitiven und einem optischen Messverfahren einzusetzen, wobei es sich bei dem induktiven Verfahren bevorzugt um ein auf dem magnetinduktiven oder Wirbelstromprinzip basierendes Verfahren handelt. Bei dem optischen Verfahren handelt es sich vorzugsweise um ein auf dem konfokalen optischen Abbildungsprinzip basierendes Verfahren, wobei grundsätzlich auch andere geeignete optische Messverfahren zum Einsatz kommen können.In other words, the invention provides for the thickness measurement of a sample to use a combination of a non-contact, preferably inductive or capacitive and an optical measurement method, wherein the inductive method is preferably based on the magnetic induction or eddy current principle method. The optical method is preferably a method based on the confocal optical imaging principle, wherein basically also other suitable optical measuring methods can be used.

Anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten, allein auf dem magnetinduktiven oder dem Wirbelstromverfahren basierenden Verfahren, bei denen die Schichtdicke stets über den Abstand zwischen der Sensorvorrichtung und dem Messgutträger bestimmt wird, unter Umständen unter Berücksichtigung eines zwischen Messgut und Sensorvorrichtung ausgebildeten Luftpolsters, wird bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung sowie dem zugehörigen Verfahren sowohl die Unterseite als auch die Oberseite des Messguts getrennt voneinander vermessen. Hierdurch ist ein einseitig berührungsloser Messvorgang möglich, bei dem gleichzeitig der exakte Abstand zwischen der auf dem kapazitiven, magnetinduktiven oder dem Wirbelstromprinzip basierenden Sensorvorrichtung und dem zu vermessenden Messgut im Wesentlichen unkritisch ist. Auf diese Weise führen die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das zugehörige Verfahren zu der gewünschten hohen Messgenauigkeit bei gleichzeitiger Schonung der Messgutoberfläche.Unlike in the known from the prior art, based solely on the magnetic induction or eddy current method, in which the layer thickness is always determined by the distance between the sensor device and the material to be measured, possibly taking into account a formed between material to be measured and sensor air cushion, In the device proposed according to the invention and the associated method, both the underside and the top side of the material to be measured are measured separately from one another. In this way, a one-sided non-contact measuring operation is possible, in which at the same time the exact distance between the sensor device based on the capacitive, magnetic-inductive or eddy-current principle and the material to be measured is substantially uncritical. In this way, the device according to the invention and the associated method lead to the desired high measuring accuracy while at the same time protecting the surface of the material to be measured.

Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Sensorvorrichtung einen Sensorkörper mit ringförmigem Spulensystem aufweist. Dabei ist im Allgemeinen ein System aus mindestens zwei Spulen erforderlich, wobei eine erste Spule vom Erregerstrom durchflossen wird und ein primäres Magnetfeld erzeugt, während mit Hilfe der zweiten Spule das induzierte Messsignal aufgenommen wird.According to one embodiment of the invention, it is provided that the first sensor device has a sensor body with an annular coil system. In this case, a system comprising at least two coils is generally required, wherein a first coil is traversed by the exciter current and generates a primary magnetic field, while the induced measurement signal is recorded with the aid of the second coil.

Ein weiterer Vorschlag sieht vor, dass die zweite Sensorvorrichtung innerhalb der ersten Sensorvorrichtung angeordnet ist und dass die erste Sensorvorrichtung und die zweite Sensorvorrichtung fest miteinander verbunden sind. Auf diese Weise ist eine exakte Kalibrierung des Systems möglich. Die Kalibrierung erfolgt dabei im Allgemeinen durch schrittweises Anheben des Systems aus erster und zweiter Sensorvorrichtung. Für jede Position wird der Abstand zum Messgutträger sowohl mit der ersten Sensorvorrichtung als auch mit der zweiten, optischen Sensorvorrichtung gemessen. Aus den ermittelten Werten lässt sich die geometrische Beziehung zwischen den beiden Sensorvorrichtungen sehr präzise bestimmen.Another proposal provides that the second sensor device is arranged within the first sensor device and that the first sensor device and the second sensor device are firmly connected to one another. In this way an exact calibration of the system is possible. The calibration is generally carried out by stepwise raising the system of first and second sensor device. For each position, the distance to the material to be measured is measured both with the first sensor device and with the second, optical sensor device. From the values obtained, the geometric relationship between the two sensor devices can be determined very precisely.

Die zweite Sensorvorrichtung kann dabei beispielsweise im Zentrum des ringförmigen Spulensystems der ersten Sensorvorrichtung angeordnet sein. Alternativ kann die erste Sensorvorrichtung auch mehrere, beispielsweise zwei, Spulensysteme umfassen und die zweite Sensorvorrichtung kann zwischen den Spulensystemen der ersten Sensorvorrichtung angeordnet sein. Grundsätzlich können die erste und die zweite Sensorvorrichtung auch nebeneinander angeordnet sein.The second sensor device can be arranged, for example, in the center of the annular coil system of the first sensor device. Alternatively, the first sensor device can also comprise several, for example two, coil systems and the second sensor device can be arranged between the coil systems of the first sensor device. In principle, the first and the second sensor device can also be arranged next to one another.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zweite Sensorvorrichtung eine stiftförmige Lichtquelle aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Weißlichtquelle oder um einen Laser handeln.According to a further variant of the invention, it is provided that the second sensor device has a pin-shaped light source. This may be, for example, a white light source or a laser.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Messgutträger als drehende oder feststehende Walze ausgebildet ist, über den das zu vermessende Messgut gezogen wird. Das Messgut treibt dabei infolge minimaler Umschlingung die Messwalze an. Alternativ kann die Messwalze synchron angetrieben werden, wenn das Messgut keinen Zugkräften ausgesetzt werden darf. Das System aus erster und zweiter Sensorvorrichtung kann kontinuierlich über die gesamte Messgutoberfläche geführt werden.A further embodiment of the invention provides that the material support is designed as a rotating or fixed roller over which the material to be measured is pulled. The material to be measured drives the measuring roller as a result of minimal wrap around. Alternatively, the measuring roller can be driven synchronously if the material to be measured is not allowed to be subjected to tensile forces. The system of first and second sensor device can be continuously guided over the entire material surface.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur einseitig berührungslosen Dickenmessung eines über einen Messgutträger geführten Messgutes beruht darauf, dass unter Einsatz einer berührungslos arbeitenden ersten Sensorvorrichtung die Position der Oberfläche des Messgutträgers ermittelt wird, auf welchem das Messgut mit seiner Unterseite geführt wird und unter Einsatz einer nach einem optischen Abbildungsprinzip arbeitenden zweiten Sensorvorrichtung die Oberseite des Messgutes mit einem Messlichtstrahl beaufschlagt und aus der bewirkten Leuchtdichte die Position der Oberseite des Messgutes ermittelt wird.The inventive method for one-sided contactless thickness measurement of a measured material carried over the Messgutträger based on using a non-contact first sensor device, the position of the surface of the Meßgutträgers is determined on which the material to be measured is guided with its underside and using one of an optical imaging principle working second sensor device applied to the top of the material to be measured with a measuring light beam and effected from the Luminance, the position of the top of the material to be measured is determined.

Als besonders geeignet wird dabei die Kombination einer nach dem magnetinduktiven Verfahren und/oder dem Wirbelstromverfahren und/oder einem kapazitiven Verfahren arbeitende ersten Sensorvorrichtung mit einer nach dem konfokalen optischen Abbildungsprinzip arbeitenden zweiten Sensorvorrichtung angesehen.The combination of a first sensor device operating according to the magnetic-inductive method and / or the eddy-current method and / or a capacitive method with a second sensor device operating according to the confocal optical imaging principle is considered particularly suitable.

Über eine entsprechende den ersten und zweiten Sensorvorrichtungen zugeordnete Auswerteeinrichtung ermöglichen die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren die gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Auswertung beider Messsignale, so dass im Folgenden eine Differenzwertbildung zwischen den ermittelten Positionen aus der ersten und zweiten Sensorvorrichtung durchgeführt werden kann, die letztlich als Maß für die Dicke des Messgutes dient.By means of an appropriate evaluation device associated with the first and second sensor devices, the device and the method allow the simultaneous or sequential evaluation of both measurement signals, so that in the following a difference value formation between the determined positions can be performed from the first and second sensor device, which ultimately serves as measure for the thickness of the material to be measured is used.

Die Bereitstellung dieser Messwerte erfolgt insoweit in Echtzeit und kann unmittelbar z. B. als Korrekturwert im Rahmen einer automatisierten Anlagensteuerung verwendet werden.The provision of these measurements takes place so far in real time and can be directly z. B. be used as a correction value in an automated system control.

Darüber hinaus ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, zur Dickenmessung eines mehrschichtigen Messgutes mittels der zweiten Sensorvorrichtung auch die Positionen der Schichtgrenzen innerhalb des mehrschichtigen Messgutes zu ermitteln, so dass aus den ermittelten Positionen und/oder Differenzwerten die Gesamtdicke des Messgutes und ggf. auch die einzelnen Schichtdicken eines mehrschichtigen Messgutes berechnet werden können. Voraussetzung für diese Einzelschichtmessung bei einem mehrschichtigen Messgut ist es, dass ausgehend von der Oberseite, die mit dem Messlichtstrahl beaufschlagt wird, die Schichten für diesen Messlichtstrahl durchlässig sind, d. h. eine gewisse Transparenz aufweisen müssen. An den Grenzschichtflächen zwischen den einzelnen Schichten treten sodann Brechungsunterschiede auf, die mittels der zweiten Sensorvorrichtung erfassbar sind, so dass auf die exakte Position der Grenzschichten geschlossen werden kann und über die bereits erwähnte Differenzwertbildung insoweit nicht nur die Gesamtschichtdicke des Messgutes, sondern auch die Dicke der Einzelschichten bestimmbar ist, sofern diese ausreichende Transparenz aufweisen.Moreover, it is possible with the inventive method to determine the thickness of a multilayer material to be measured by means of the second sensor device and the positions of the layer boundaries within the multilayer material to be measured, so that from the determined positions and / or difference values, the total thickness of the measured material and possibly also the individual layer thicknesses of a multilayer material can be calculated. The prerequisite for this single-layer measurement in the case of a multilayer material to be measured is that, starting from the upper side, which is exposed to the measuring light beam, the layers are permeable to this measuring light beam, i. H. have to have a certain transparency. At the boundary layer surfaces between the individual layers then occur refractive differences, which can be detected by the second sensor device, so that the exact position of the boundary layers can be closed and on the aforementioned difference value formation in this respect not only the total thickness of the material, but also the thickness of the Single layers can be determined, provided that they have sufficient transparency.

Schließlich eignen sich die erfindungsgemäße Vorrichtung und das zugehörige Verfahren auch für Rauhtiefenmessungen oder Messungen der Profilierung Berg/Tal von Folienoberflächen.Finally, the device according to the invention and the associated method are also suitable for roughness depth measurements or measurements of the profiling hill / valley of film surfaces.

Als Messlichtstrahl wird neben Weißlicht insbesondere ein Laserlichtstrahl als geeignet angesehen, da hierdurch die erforderliche gute Fokussierung auf das Messgut gewährleistet wird.In addition to white light, a laser light beam is considered to be suitable as the measuring light beam, since this ensures the required good focus on the material to be measured.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das Verfahren sind geeignet zur Vermessung von Messgut wie Folien, Platten, Profiten, Vliesen und dergleichen mit unterschiedlichsten Oberflächen, insbesondere mit weichen, harten, klebrigen, feuchten und trockenen Oberflächen. Die der Dickenmessung zugänglichen Materialien umfassen unter anderem verschiedenste Kunststoffe, wie beispielsweise PS, PP, PE, PET, PVC, PU und ABS, sowie unvulkanisiertes Gummi, Papier und Pappe.The device according to the invention and the method are suitable for measuring material to be measured, such as films, sheets, profits, nonwovens and the like, with very different surfaces, in particular with soft, hard, sticky, moist and dry surfaces. The materials available for thickness measurement include, among others, various plastics such as PS, PP, PE, PET, PVC, PU and ABS, as well as unvulcanized rubber, paper and cardboard.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Zuhilfenahme der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and with the aid of the drawings. Show it:

1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 a sectional view of a device according to the invention;

2 eine Schnittansicht einer ersten und zweiten Sensorvorrichtung. 2 a sectional view of a first and second sensor device.

1 zeigt eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur einseitig berührungslosen Dickenmessung eines bahnförmigen Messguts 2, welches mit seiner Unterseite 2a über einen als Walze ausgebildeten Messgutträger 3 aus einem magnetischen Material geführt wird. Das Messgut 2 weist eine Dicke D auf, die es mit der dargestellten Vorrichtung 1 zu bestimmen gilt. 1 shows one as a whole 1 designated device for one-sided contactless thickness measurement of a web-shaped material to be measured 2 which with its bottom 2a via a measuring material carrier designed as a roller 3 made of a magnetic material. The material to be measured 2 has a thickness D, which it is with the illustrated device 1 to be determined.

Auf der dem Messgutträger 3 abgewandten Seite des Messguts 2 ist beabstandet von diesem eine erste Sensorvorrichtung 4 angeordnet, welche einen Sensorkörper 5 mit ringförmigem Spulensystem 6 aufweist. Darüber hinaus sind in 1 Magnetfeldlinien 7 dargestellt, die das von der stromdurchflossenen Spule erzeugte Magnetfeld repräsentieren.On the product carrier 3 remote side of the material to be measured 2 is spaced from this a first sensor device 4 arranged, which has a sensor body 5 with annular coil system 6 having. In addition, in 1 magnetic field lines 7 represented, which represent the magnetic field generated by the current-carrying coil.

Wie aus 2 ersichtlich ist, ist im Zentrum der ersten Sensorvorrichtung 4 eine zweite Sensorvorrichtung 7 angeordnet, welche nach dem konfokalen optischen Abbildungsprinzip arbeitet. Die erste Sensorvorrichtung 4 und die zweite Sensorvorrichtung 7 sind fest miteinander verbunden. Die zweite Sensorvorrichtung 7 weist eine stiftförmige Lichtquelle 8 auf. Lediglich andeutungsweise dargestellt sind in 2 Teile einer Transversiervorrichtung 9, mit Hilfe derer das System aus erster und zweiter Sensorvorrichtung 4, 7 kontinuierlich über das zu vermessende Messgut 2, z. B. eine Kunststoffbahn geführt werden kann. Auf diese Transversiervorrichtung 9 sowie weitere, an sich bekannte Bauteile wie eine Ausleseeinheit etc. soll hier jedoch nicht weiter eingegangen werden.How out 2 is apparent is in the center of the first sensor device 4 a second sensor device 7 arranged, which operates on the confocal optical imaging principle. The first sensor device 4 and the second sensor device 7 are firmly connected. The second sensor device 7 has a pen-shaped light source 8th on. Only hinted are shown in 2 Parts of a transversal device 9 by means of which the system consists of first and second sensor device 4 . 7 continuously over the material to be measured 2 , z. B. a plastic sheet can be performed. On this transversal device 9 as well as other known per se components such as a read-out unit, etc., but will not be discussed further here.

Mit Hilfe der ersten Sensorvorrichtung 4 kann nach dem magnetinduktiven Verfahren der Abstand A1 zwischen der ersten Sensorvorrichtung 4 und dem Messgutträger 3 und damit der Unterseite 2a des Messguts 2 bestimmt werden. Mit Hilfe der zweiten Sensorvorrichtung 7 lässt sich der Abstand A2 zwischen der zweiten Sensorvorrichtung 7 und der Oberseite 2b des zu vermessenden Messguts 2 bestimmen.With the help of the first sensor device 4 can according to the magnetic inductive method of the distance A1 between the first sensor device 4 and the product carrier 3 and thus the bottom 2a of the material to be measured 2 be determined. With the help of the second sensor device 7 can the distance A2 between the second sensor device 7 and the top 2 B of the measured material to be measured 2 determine.

Eine vor Beginn der Messung durchgeführte Kalibrierung der Vorrichtung 1, welche insbesondere den Abstand zwischen den Messebenen der ersten Sensorvorrichtung 4 und der zweiten Sensorvorrichtung 7 berücksichtigt, ermöglicht die Bestimmung der Schichtdicke D aus der Differenz der Messwerte A1 und A2. Auf diese Weise ist eine einseitig berührungslose, hoch präzise Dickenmessung möglich, welche anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren weitestgehend unabhängig von verschiedensten Umgebungseinflüssen ist.A calibration of the device performed prior to the start of the measurement 1 which in particular the distance between the measurement planes of the first sensor device 4 and the second sensor device 7 allows the determination of the layer thickness D from the difference of the measured values A1 and A2. In this way, a one-sided non-contact, high-precision thickness measurement is possible, which, unlike in the prior art known methods is largely independent of various environmental influences.

Sofern es sich beim Messgut 2, z. B. der Folie, um eine mehrschichtige Folie handelt, deren an die Oberseite 2b angrenzende(n) Schicht(en) gegenüber dem in der zweiten Sensorvorrichtung 7 verwendeten Lichtstrahl transparent ist/sind, lässt sich mit der zweiten Sensorvorrichtung 7 nicht nur der Messwert A2 als Maß für die Position der Oberseite 2b des Messgutes ermitteln, sondern es sind auch die mit den Positionen der jeweiligen Grenzflächen zwischen den Einzelschichten korrelierenden weiteren Messwerte ermittelbar, so dass es möglich ist, neben der Gesamtdickenmessung des Messgutes 2 auch die Einzelschichten desselben in Echtzeit zu messen.If it is the product to be measured 2 , z. B. the film is a multilayer film whose on the top 2 B adjacent layer (s) to that in the second sensor device 7 used light beam is / are transparent, can be with the second sensor device 7 not just the A2 reading as a measure of the top position 2 B The measured values correlating with the positions of the respective boundary surfaces between the individual layers can also be determined so that it is possible, in addition to the total thickness measurement of the material to be measured 2 also to measure its individual layers in real time.

Die gewonnenen Messwerte können z. B. unmittelbar in einer Anlagensteuerung zur Herstellung des Messgutes 2 als Korrekturwerte berücksichtigt werden.The measured values obtained can, for. B. directly in a plant control for the production of the material to be measured 2 be considered as correction values.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19616248 A1 [0005]

Claims

Contraption ( 1 ) for one-sided non-contact thickness measurement of a underside ( 2a ) and a top ( 2 B ) having flat measuring material ( 2 ), comprising a measured product carrier ( 3 ) to which the material to be measured ( 2 ) with its underside ( 2a ) is at least partially placed, and a non-contact first sensor device ( 4 ), which are located on the 3 ) side of the material to be measured ( 2 ) and spaced from the measured material ( 2 ), characterized in that in addition to the first sensor device ( 4 ) a working according to an optical imaging principle second sensor device ( 7 ) is provided.

Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first sensor device ( 4 ) is a working according to the magnetic induction method and / or the eddy current method and / or a capacitive method sensor device.

Contraption ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the second sensor device ( 7 ) is a working according to the confocal optical imaging principle sensor device.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first sensor device ( 4 ) a sensor body ( 5 ) with annular coil system ( 6 ) having.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second sensor device ( 7 ) within the first sensor device ( 4 ) is arranged.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second sensor device ( 7 ) has a pin-shaped light source.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first sensor device ( 4 ) and the second sensor device ( 7 ) are firmly connected.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that an evaluation device for the parallel evaluation of the measured values of the first and second sensor device ( 4 . 7 ) is provided.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the material to be measured ( 3 ) is formed as a roller.

Method for one-sided non-contact thickness measurement of a material to be measured ( 3 ) measured material ( 2 ), wherein using a non-contact first sensor device ( 4 ) the position (A1) of the surface of the sample carrier ( 3 ), on which the material to be measured ( 2 ) with its underside ( 2a ) and using a working according to an optical imaging principle second sensor device ( 7 ) the top ( 2 B ) of the material to be measured ( 2 ) is exposed to a measuring light beam and the position (A2) of the upper side ( 2 B ) of the material to be measured is determined.

Method according to claim 10, characterized in that as the first sensor device ( 4 ) a sensor device operating according to the magnetic induction method and / or the eddy current method and / or a capacitive method is used.

Method according to claim 10 or 11, characterized in that as a second sensor device ( 7 ) a working according to the confocal optical imaging principle sensor device is used.

Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that a difference value formation between the determined positions (A1, A2) from the first and second sensor device ( 4 . 7 ) is carried out.

Method according to one of claims 10 to 13, characterized in that for the thickness measurement of a multi-layered and at least in the region of the top ( 2 B ) adjacent layer transparently formed Messgutes by means of the second sensor device ( 7 ), the positions of the layer boundaries within the multilayer material to be measured are determined.

Method according to one of claims 10 to 14, characterized in that the total thickness of the material to be measured and possibly also the individual layer thicknesses of a multilayer material to be measured are calculated from the determined positions and / or difference values.

Method according to one of claims 10 to 15, characterized in that a laser light beam is used as a measuring light beam.