DE4421962C1 - Optical measurement of micro-perforation tracks in moving strip material - Google Patents
Optical measurement of micro-perforation tracks in moving strip materialInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Vermessung von Mikroperforationsspuren in bewegtem Bahnmaterial, wobei die Mikroperforationsspuren im wesentlichen parallel zur Transportrichtung des Bahnmaterials angeordnet sind.The invention relates to a method and an apparatus for optical measurement of microperforation tracks in moving Web material, the microperforation tracks essentially arranged parallel to the direction of transport of the web material are.
Unter bewegtem Bahnmaterial sind im Zusammenhang mit der vor liegenden Erfindung insbesondere Papierbahnen zu verstehen, wie z. B. Zigarettenpapier, Mundstückbelagspapier, Kaffee- oder Tee filterpapier und Verpackungspapiere, aber auch Kunststoffolien sowie Fliese und Tissues, die zumindest im Bereich der Mikro perforationsspuren ein gewisses Maß an Gas- und Wasserdurchläs sigkeit aufweisen.Moving web material are related to the front lying invention in particular to understand paper webs how e.g. B. cigarette paper, tip paper, coffee or tea filter paper and packaging paper, but also plastic films as well as tile and tissues, at least in the field of micro perforation traces a certain amount of gas and water passage have liquidity.
Aus der DE 43 02 137 A1 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Porosität einer bewegten Bahn, die aus einem gas- oder flüssigkeitsdurchlässigen Material besteht, bekannt. Dazu werden eine auf der einen Bahnseite angeordnete Lichtquelleneinrichtung und ein dieser gegenüber auf der ande ren Bahnseite angeordneter optodualer Porositätsmeßkopf verwen det. Aus den durch das bewegte Bahnmaterial hindurchtretenden elektromagnetischen Wellen des sichtbaren Bereichs läßt sich der Porigkeitsgrad, d. h. die Porosität des Bahnmaterials, be stimmen. Mit dem in der DE 28 04 975 A1 beschriebenen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung läßt sich die Porosität ei ner bewegten Bahn zwar auch lediglich bereichsweise bestimmen, diese Druckschrift enthält aber keinerlei Anhaltspunkte für eine automatische Positionierung des Porositätsmeßkopfs im Be reich einer Mikroperforationsspur.DE 43 02 137 A1 already discloses a method and a method Device for measuring the porosity of a moving web, the consists of a gas or liquid permeable material, known. For this purpose, one is arranged on one side of the web Light source device and one opposite this on the other Use the optodual porosity measuring head arranged on the web side det. From those passing through the moving web material electromagnetic waves of the visible range can be the degree of porosity, d. H. the porosity of the web material, be voices. With the method described in DE 28 04 975 A1 and the corresponding device, the porosity can be egg determine the moving path only in certain areas, however, this document contains no indications for an automatic positioning of the porosity measuring head in the loading rich in a micro-perforation track.
Auch in der DE 28 04 975 werden ein Verfahren und eine Vorrich tung zur optischen Vermessung der Porosität von bewegtem Bahn material beschrieben. Die Vorrichtung umfaßt einen Meßkopf, der auf der einen Seite des Bahnmaterials angeordnet ist, und eine Lichtquelle, die auf die andere Seite der Bahnmaterialober fläche gerichtet ist.DE 28 04 975 also describes a method and a device device for the optical measurement of the porosity of moving webs material described. The device comprises a measuring head which is arranged on one side of the web material, and one Light source on the other side of the web material upper surface is directed.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, womit sowohl die Lage von Mi kroperforationsspuren in einer bewegten Bahn möglichst genau, on line bestimmt werden kann, als auch die Porosität im Bereich einer aufgefundenen Mikroperforationsspur möglichst genau, on line gemessen werden kann.The invention is therefore based on the object of a method and to provide a device with which both the location of Mi traces of perforation in a moving web as precisely as possible, can be determined on line, as well as the porosity in the area of a microperforation trace found as accurately as possible, on line can be measured.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur optischen Vermessung von Mi kroperforationsspuren in bewegtem Bahnmaterial löst die voran stehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Da nach wird zur Vermessung jeder Mikroperforationsspur zunächst ein Suchlauf zum Auffinden der Mikroperforationsspur durchge führt, anschließend ein Ortsmeßlauf zum Bestimmen der Lage und Breite der Mikroperforationsspur und schließlich ein Porosi tätslauf zum Vermessen der Porosität im Bereich der Mikroperfo rationsspur. Die Vermessung der einzelnen Mikroperforationsspu ren erfolgt zeitlich nacheinander.The inventive method for the optical measurement of Mi traces of perforations in moving web material solve these problems standing task by the features of claim 1. Da after each micro-perforation track is measured first a search to find the microperforation track leads, then a local measurement run to determine the location and Width of the microperforation track and finally a porosi Test run to measure the porosity in the area of the microperfo ration track. The measurement of the individual micro perforation track Ren takes place one after the other.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß ein hinreichend genaues Ergebnis auch erzielt werden kann, wenn bei der Messung bezogen auf jede einzelne Spur keine hundertprozentige Abdeckung er reicht wird, sondern nur eine maximal 100%/n Abdeckung, wobei n die Anzahl der Spuren ist. Auf diese Weise kann im Traversier verfahren mit einer entsprechenden Meßanordnung gearbeitet wer den, was hinsichtlich der Kosten für die Meßanordnung besonders günstig ist. Erfindungsgemäß ist ferner erkannt worden, daß die gewünschte Meßgenauigkeit am effizientesten durch ein dreistu figes Vermessungsverfahren erzielt werden kann. In einer ersten Funktionsphase, dem sog. Suchlauf, wird das Bahnmaterial in ei nem Traversierlauf überfahren und vermessen, um zunächst mit Hilfe einer groben Signalauswertung die ungefähre Position einer Mikroperforationsspur aufzufinden. In der zweiten Funkti onsphase, dem sog. Ortsmeßlauf, konzentriert sich die Messung nur auf den Bereich des Bahnmaterials, wo die Mikroperforati onsspur aufgrund des Suchlaufs vermutet wird. Dieser einge schränkte Bereich kann nun in relativ kurzer Zeit genauer un tersucht werden, um die Lage und Breite der Mikroperforations spur genau zu bestimmen. Das Ergebnis des Ortsmeßlaufs bestimmt dann, in welchem Bereich des Bahnmaterials die Porosität gemes sen werden soll. Dies erfolgt in der dritten Funktionsphase, dem sog. Porositätslauf. Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die drei Funktionsphasen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die für eine zuverlässige Messung erforderliche Zeit minimie ren, indem der Bereich des Bahnmaterials, der vermessen werden soll, sorgfältig bestimmt und begrenzt wird. Diese zeitliche Minimierung eines Meßvorgangs ermöglicht die Vermessung der einzelnen Mikroperforationsspuren einer bewegten Bahn in rela tiv kurzen Abständen, was insgesamt zu zuverlässigen Ergebnis sen für jede einzelne Mikroperforationsspur führt.According to the invention, it has been recognized that a sufficiently precise Result can also be achieved if related to the measurement no full coverage on every single track is sufficient, but only a maximum of 100% / n coverage, where n is the number of tracks. This way, in the traversier who worked with a corresponding measuring arrangement what is special with regard to the cost of the measuring arrangement is cheap. According to the invention it has also been recognized that the desired measuring accuracy most efficiently by a three step measurement process can be achieved. In a first Functional phase, the so-called search run, the web material in an egg Run over and measure in a traversing run to start with With the help of a rough signal evaluation the approximate position to find a microperforation track. In the second functi onsphase, the so-called local measurement run, the measurement is concentrated only on the area of the web material where the microperforati onsspur is suspected due to the search. This one restricted area can now un accurate in a relatively short time be examined to determine the location and width of the microperforations trace exactly. The result of the local measurement run is determined then in which area of the web material the porosity measured should be. This takes place in the third functional phase, the so-called porosity run. In summary it can be determined that the three functional phases of the method according to the invention, minimize the time required for a reliable measurement by the area of the web material that will be measured should be carefully determined and limited. This temporal Minimization of a measuring process enables the measurement of the individual microperforation tracks of a moving web in rela tiv short intervals, resulting in reliable overall result leads for every single micro-perforation track.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver fahrens werden im Suchlauf die Transparenz des Bahnmaterials in Abhängigkeit von der Traversierposition einer optischen Meßan ordnung als Transparenzdaten erfaßt. Dazu überstreicht die op tische Meßanordnung das Bahnmaterial quer zur Transportrich tung. Bei Verwendung einer geeigneten optischen Meßanordnung, d. h. einer geeigneten Lichtquelle und einem auf diese Licht quelle abgestimmten Sensor, lassen sich schon bei grober Si gnalauswertung die Positionen der Mikroperforationslöcher be stimmen. Als Auswertungskriterium kann bspw. ein Schwellwert verwendet werden. Liegt die Transparenz des Bahnmaterials in einer bestimmten Traversierposition über diesem Schwellwert, so wird von einem Mikroperforationsloch in dieser Position ausge gangen, während bei einer Transparenz unterhalb des Schwell werts von unperforiertem Bahnmaterial ausgegangen wird. Neben diesem Auswerteverfahren sind aber auch andere ähnlich einfache Auswerteverfahren denkbar. Wesentlich ist jedoch, daß die im Suchlauf ermittelten, den Mikroperforationslöchern entsprechen den Traversierpositionen der optischen Meßanordnung als Refe renzpunkte für den Ortsmeßlauf festgehalten werden. In an advantageous embodiment of the Ver driving the transparency of the web material in the search run Dependence on the traversing position of an optical measuring device order recorded as transparency data. The op table measuring arrangement the web material transversely to the transport screed tung. When using a suitable optical measuring arrangement, d. H. a suitable light source and one on this light source matched sensor, can be used even with coarse Si Signal evaluation the positions of the microperforation holes voices. A threshold value, for example, can be used as an evaluation criterion be used. Is the transparency of the web material in a certain traversing position above this threshold, so is emitted from a micro perforation hole in this position went while at a transparency below the threshold value of imperforate web material is assumed. Next this evaluation method is also similarly simple Evaluation methods conceivable. However, it is essential that the im Search determined, correspond to the microperforation holes the traversing positions of the optical measuring arrangement as a ref limit points for the local measurement run are recorded.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver fahrens sind außerdem im Suchlauf auch die Randlagen des Bahn materials erfaßbar, damit die Meßanordnung erkennt, wann das Bahnmaterial vollständig traversiert ist und ihre Position ent sprechend verändert werden kann.In an advantageous embodiment of the Ver driving are also in the search run the peripheral locations of the train materials detectable so that the measuring arrangement recognizes when that Web material is completely traversed and its position ent can be changed accordingly.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die optische Meßanordnung im Ortsmeßlauf das Bahnmaterial im Bereich der Referenzpunkte in einem engen Raster von Meßpositionen traversiert und in jeder Meßposition eine größere - eine sinnvolle statistische Auswer tung ermöglichende - Anzahl von Transparenzdaten erfaßt. Da sich das Bahnmaterial bewegt, während die Meßanordnung in einer Meßposition verweilt und mehrere Messungen hintereinander durchführt, kann die Mikroperforationsspur über einen gewissen Abschnitt quasi beobachtet werden, so daß die bei elektro-erro siver Mikroperforation durch den statistischen Perforationsvor gang intrinsisch vorliegende Ungenauigkeit bei der Lagen- und Breitenbestimmung der Mikroperforationsspur praktisch herausge mittelt wird. Die Meßanordnung kann bspw. in einen 1/10 mm-Ra ster bewegt werden. Dabei können pro Meßposition bspw. 100 Meß werte erfaßt werden, deren Mittelwert dann gebildet wird. Dazu kann die in der Signalverarbeitung gängige Methode der Con stant-Fraction-Diskriminierung verwendet werden. Das Rastermaß sowie die Anzahl der pro Meßposition aufgenommenen Meßwerte können so gewählt werden, daß hinsichtlich der Meßbedingungen, wie z. B. Bahnmaterial und Art der Mikroperforation, Ergebnisse mit der gewünschten Genauigkeit erzielt werden.It when the optical measuring arrangement in the Local measurement run the web material in the area of the reference points in traversed a narrow grid of measuring positions and in each Measuring position a larger - a meaningful statistical evaluation Enabling - number of transparency data recorded. There the web material moves while the measuring arrangement in a Measurement position remains and several measurements in a row performs, the microperforation track over a certain Section can be observed so that the electro-erro Siver micro perforation through the statistical perforation intrinsically present inaccuracy in the layer and Determining the width of the microperforation track practically is averaged. The measuring arrangement can, for example, in a 1/10 mm Ra be moved. For example, 100 measuring points can be values are recorded, the mean value of which is then formed. To can the method of Con stant-fraction discrimination can be used. The grid dimension as well as the number of measured values recorded per measuring position can be chosen so that with regard to the measurement conditions, such as B. web material and type of microperforation, results can be achieved with the desired accuracy.
Die analogen Transparenzdaten werden in vorteilhafter Weise zunächst in digitale Signale umgewandelt und als solche digital verarbeitet. Dabei können standardisierte Auswertungsmethoden verwendet werden. The analog transparency data are used advantageously first converted into digital signals and digital as such processed. Standardized evaluation methods can be used be used.
Nachdem nun im Ortsmeßlauf die Lage und Breite der Mikroperfo rationsspur ermittelt worden sind, wird die Meßanordnung für die Porositätsmessung möglichst exakt mittig über der Mikroper forationsspur positioniert, da die Porosität ja lediglich in diesem Bereich bestimmt werden soll.After the position and width of the microperfo in the local measurement run rationspur have been determined, the measuring arrangement for the porosity measurement as exactly as possible centered over the microper foration track, since the porosity is only in this area should be determined.
Die Porositätsmessung erfolgt im Porositätslauf nach einem be kannten Verfahren. Auch die im Porositätslauf erfaßten Meßdaten können vorteilhaft mittels digitaler Signalverarbeitung ausge wertet werden.The porosity measurement takes place in the porosity run after a be knew procedures. Also the measurement data recorded in the porosity run can advantageously by means of digital signal processing be evaluated.
Wichtig ist schließlich noch, daß die Vermessung der Mikroper forationsspuren des Bahnmaterials zyklisch wiederholt werden kann, so daß jede Mikroperforationsspur des Bahnmaterials in regelmäßigen zeitlichen Abständen erneut vermessen wird.Finally, it is important that the measurement of the microper foration tracks of the web material are repeated cyclically can, so that each micro-perforation track of the web material in is measured again at regular intervals.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner von einer Vorrichtung zur optischen Vermessung von Mikroperforationsspuren in beweg tem Bahnmaterial mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 ge löst. Danach ist die Vorrichtung so ausgestaltet, daß ein auf einer Seite des Bahnmaterials angeordneter, auf die Bahnmate rialoberfläche gerichteter, quer zur Transportrichtung traver sierbarer Meßkopf vorgesehen ist, daß dem Meßkopf eine auf der anderen Seite des Bahnmaterials angeordnete, auf die Bahnmate rialoberfläche gerichtete Lichtquelle zugeordnet ist, die syn chron mit dem Meßkopf und mit deckungsgleicher optischer Achse traversierbar ist, daß ein auf einer Seite des Bahnmaterials angeordneter, auf die Bahnmaterialoberfläche gerichteter, quer zur Transportrichtung traversierbarer Linienlaser vorgesehen ist, daß dem Linienlaser ein auf der anderen Seite des Bahnma terials angeordneter, auf die Bahnmaterialoberfläche gerichte ter Sensor zugeordnet ist, der synchron mit dem Linienlaser und mit deckungsgleicher optischer Achse traversierbar ist und daß Mittel zur digitalen Signalverarbeitung der vom Meßkopf und vom Sensor erfaßten Daten vorgesehen sind.The above-mentioned task is also performed by a device for optical measurement of micro perforation tracks in moving system material with the features of claim 10 ge solves. Then the device is designed so that a one side of the web material arranged on the web mat rial surface oriented, transversely to the direction of transport sierbare measuring head is provided that the measuring head on the other side of the web material, placed on the web mat directed light source is assigned, the syn chron with the measuring head and with congruent optical axis It is traversable that one on one side of the web material arranged transversely to the web material surface Line laser that can be traversed is provided for the transport direction is that the line laser on the other side of the Bahnma terials arranged on the web material surface ter sensor is assigned, which is synchronous with the line laser and is traversable with congruent optical axis and that Means for digital signal processing from the measuring head and from Sensor detected data are provided.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß vorteilhafterweise zwei voneinander unabhängige optische Systeme verwendet werden, ei nes zum Auffinden und zur Bestimmung der Lage und Breite einer Mikroperforationsspur und ein zweites zur Porositätsmessung. Für das Auffinden und Bestimmen der Lage und Breite einer Mi kroperforationsspur hat sich ein Linienlaser in Verbindung mit einem in derselben optischen Achse angeordneten Sensor als be sonders zuverlässig erwiesen. Der Linienlaser ist derart mon tiert, daß dessen Lichtlinie das Bahnmaterial in Transportrich tung bestrahlt. Das analoge Sensorausgangssignal entspricht der Transparenz des Bahnmaterials und ermöglicht die eindeutige Un terscheidung zwischen Mikroperforationslöchern und dem unperfo rierten Bahnmaterial. Der Sensor arbeitet außerdem in weiten Bereichen unabhängig von Fremdlichteinflüssen. Für die Porosi tätsmessung wird ein bekannter Meßkopf in Verbindung mit einer geeigneten Lichtquelle verwendet. Als Mittel zur digitalen Si gnalverarbeitung können in vorteilhafter Weise eine handelsüb liche Analog/Digitalwandler-Karte in Verbindung mit einer PC- online-Software verwendet werden.According to the invention it has been recognized that advantageously two independent optical systems are used, ei nes to find and determine the position and width of a Micro perforation track and a second one for porosity measurement. For locating and determining the position and width of a Mi has a line laser in conjunction with a sensor arranged in the same optical axis as be proven particularly reliable. The line laser is so mon tiert that its light line the web material in transport direction irradiated. The analog sensor output signal corresponds to the Transparency of the web material and enables the clear un distinction between microperforation holes and the unperfo rail material. The sensor also works widely Areas independent of external light influences. For the Porosi a known measuring head in connection with a suitable light source used. As a means of digital Si Signal processing can advantageously be a standard practice Analog / digital converter card in connection with a PC online software can be used.
Besonders vorteilhaft ist es, als Lichtquelle für die Porosi tätsmessung einen flexiblen Lichtleiter mit einer externen Ein speisung zu verwenden, da die gesamte Vorrichtung auf einer Traversiervorrichtung montiert ist und ständig über das Bahnma terial bewegt wird. Gute Ergebnisse bei der Transparenzdatener fassung werden mit einem im roten Lichtbereich arbeitenden Li nienlaser erzielt.It is particularly advantageous as a light source for the Porosi a flexible light guide with an external input to use feed because the entire device on one Traverse device is mounted and constantly on the Bahnma material is moved. Good results with the transparency data with a Li working in the red light area nienlaser achieved.
Besonders vorteilhaft ist es nun, wenn der Meßkopf und der Li nienlaser mechanisch starr verbunden sind und auf der einen Seite des Bahnmaterials angeordnet sind, wobei dementsprechend die Lichtquelle und der Sensor auf der anderen Seite des Bahn materials angeordnet sind. Sinnvoll ist es in diesem Fall auch, wenn die Lichtquelle und der Sensor mechanisch starr miteinan der verbunden sind, da sich die gesamte Vorrichtung dann ein fach handhaben, d. h. bzgl. des Bahnmaterials einfach positio nieren läßt. Bei dieser Anordnung befindet sich auf jeder Seite des Bahnmaterials eine Lichtquelle, nämlich einerseits der dem Sensor zugeordnete Linienlaser und andererseits die dem Meßkopf zugeordnete Lichtquelle. Auf diese Weise werden die Störein flüsse auf Messungen des Sensors durch die Lichtquelle und Mes sungen des Meßkopfs durch den Linienlaser minimiert.It is particularly advantageous if the measuring head and the Li nienlaser are mechanically rigidly connected and on the one Side of the web material are arranged accordingly the light source and the sensor on the other side of the web materials are arranged. In this case it also makes sense when the light source and the sensor are mechanically rigid which are connected, since the entire device is then one handle specialist, d. H. simply positive regarding the web material kidney. With this arrangement is on each side of the web material a light source, namely on the one hand that the Line laser assigned to the sensor and on the other hand that to the measuring head assigned light source. In this way, the interferers flows on measurements of the sensor by the light source and measurement Solutions of the measuring head minimized by the line laser.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei terzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 10 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfol gende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels- der Erfindung an hand der Zeichnung zu verweisen.There are now several ways to teach the present the present invention in an advantageous manner and white to train. On the one hand, reference is made to the claims 1 and 10 subordinate claims, on the other hand to the successor Explanation of an embodiment of the invention to reference the drawing.
In Verbindung mit der Erläute rung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestal tungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeich nung zeigtIn connection with the Explanation tion of the preferred embodiment of the invention based on The drawing is also generally preferred mentions and further training of teaching explained. In the drawing shows
Fig. 1 die Draufsicht, schematisch, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a plan view, schematically, a device according to the invention,
Fig. 2 die Seitenansicht, schematisch, der in Fig. 1 darge stellten erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 is a side view schematically in Fig. 1 Darge featured device of the invention,
Fig. 3 die Vorderansicht, schematisch, der in den Fig. 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 3 is a front view, schematically, of the device according to the invention and shown in Figs. 1 and 2
Fig. 4 eine Transparenzdatenmeßkurve zur Bestimmung der Breite einer Mikroperforationsspur. Fig. 4 is a Transparenzdatenmeßkurve for determining the width of a Mikroperforationsspur.
Fig. 1 zeigt entsprechend einer Draufsicht Teile einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung zur optischen Vermessung von Mikroper forationsspuren in bewegtem Bahnmaterial 1. Die Mikroperforati onsspuren 2 und 3 sind im wesentlichen parallel zur Tran sportrichtung 4 - angedeutet durch einen entsprechenden Pfeil - des Bahnmaterials 1 angeordnet. Fig. 1 shows a plan view of parts of a device according to the invention for optical measurement of microperforation tracks in moving web material. 1 The Mikroperforati onsspuren 2 and 3 are arranged substantially parallel to the Tran sports direction 4 - indicated by a corresponding arrow - of the web material 1 .
Aus den Fig. 1, 2 und 3 ergibt sich, daß die Vorrichtung meh rere an einer Traversiervorrichtung 9 montierte Komponenten um faßt, welche das Bahnmaterial 1 quer zur Transportrichtung 4 überstreichen können. Eine dieser Komponenten ist ein im vor liegenden Ausführungsbeispiel auf der Oberseite des Bahnmateri als 1 angeordneter, auf die Bahnmaterialoberfläche gerichteter Linienlaser 5. Diesem Linienlaser 5 ist ein auf der Unterseite des Bahnmaterials 1 angeordneter, mit seiner aktiven Seite auf die Bahnmaterialoberfläche gerichteter Sensor 6 zugeordnet, und zwar derart, daß er synchron mit dem Linienlaser 5 und mit deckungsgleicher optischer Achse 11 traversierbar ist.From Figs. 1, 2 and 3 shows that the device meh eral at a traverse device 9 mounted components to sums, which the web material 1 may sweep across the transport direction 4. One of these components is a line laser 5 which is arranged in the exemplary embodiment lying on the top of the web material as 1 and is directed onto the web material surface. This line laser 5 is assigned a sensor 6 arranged on the underside of the web material 1 , with its active side directed towards the web material surface, in such a way that it can be traversed synchronously with the line laser 5 and with the congruent optical axis 11 .
In der ersten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens zur opti schen Vermessung von Mikroperforationsspuren, dem Suchlauf, traversiert der Linienlaser 5 in Verbindung mit dem Sensor 6 das bewegte Bahnmaterial 1. Dabei wird mit Hilfe des Sensors 6 die Transparenz des Bahnmaterials 1 in Abhängigkeit von der Traversierposition der Linienlaser/Sensor-Anordnung erfaßt. Eine eingangs erläuterte grobe Auswertung dieser Transparenzda ten ermöglicht die Unterscheidung zwischen Mikroperforationslö chern und unperforiertem Bahnmaterial 1. Die den Mikroperfora tionslöchern entsprechenden Traversierpositionen der Linienla ser/Sensor-Anordnung werden als Referenzpunkte festgehalten, d. h. in irgendeiner Form gespeichert. Die Linienlaser/Sensor- Anordnung traversiert das Bahnmaterial 1 zumindest so lange, bis eine Mikroperforationsspur zuverlässig aufgefunden ist.In the first phase of the method according to the invention for optically measuring micro-perforation tracks, the search run, the line laser 5 traverses the moving web material 1 in connection with the sensor 6 . With the help of the sensor 6, the transparency of the web material 1 is detected as a function of the traversing position of the line laser / sensor arrangement. A rough evaluation of these transparency data, which was explained at the outset, enables a distinction to be made between microperforation holes and unperforated web material 1 . The traversing positions of the line laser / sensor arrangement corresponding to the microperforation holes are recorded as reference points, ie stored in some form. The line laser / sensor arrangement traverses the web material 1 at least until a micro-perforation track has been reliably found.
Außerdem können mit Hilfe der Transparenzmessung im Suchlauf auch die Ränder des Bahnmaterials 1 erfaßt werden. In diesem Falle ändert die Linienlaser/Sensor-Anordnung ihre Bewegungs richtung.In addition, the edges of the web material 1 can also be detected with the aid of the transparency measurement in the search run. In this case, the line laser / sensor arrangement changes its direction of movement.
In der zweiten Funktionsphase des erfindungsgemäßen Verfahrens, dem Ortsmeßlauf, traversiert die Linienlaser/Sensor-Anordnung das Bahnmaterial 1 nur noch im Bereich der aufgefundenen und zu einer Mikroperforationsspur gehörend klassifizierten Referenz punkte. Die Linienlaser/Sensor-Anordnung traversiert diesen Be reich in einem relativ engen Raster von Meßpositionen, wobei in jeder Meßposition eine größere - eine sinnvolle statistische Auswertung ermöglichende - Anzahl von Transparenzdaten erfaßt wird. Das Rastermaß kann bspw. 1/10 mm betragen; die Anzahl der Meßwerte kann bspw. bei 100 pro Meßposition liegen. Bei diesem Verfahren wird für jede Meßposition eine Meßreihe aufgestellt, die die Transparenzdaten in dieser Meßposition über eine der Transportgeschwindigkeit des Bahnmaterials entsprechende Länge der Mikroperforationsspur wiedergibt. Durch Auswertung dieser Meßreihen können auf einfache Weise die Lage und Breite der vermessenen Mikroperforationsspur ermittelt werden. Zur Steige rung der Genauigkeit kann entweder das Rastermaß verkleinert werden und/oder die Anzahl der Meßwerte pro Meßposition erhöht werden.In the second functional phase of the method according to the invention, the local measurement run, the line laser / sensor arrangement traverses the web material 1 only in the area of the reference points found and classified as belonging to a microperforation track. The line laser / sensor arrangement traverses this area in a relatively narrow grid of measuring positions, with a larger number of transparency data being recorded in each measuring position, which makes possible a meaningful statistical evaluation. The grid dimension can be, for example, 1/10 mm; the number of measured values can be, for example, 100 per measuring position. In this method, a series of measurements is set up for each measuring position, which reproduces the transparency data in this measuring position over a length of the microperforation track corresponding to the transport speed of the web material. The position and width of the measured micro-perforation track can be determined in a simple manner by evaluating these series of measurements. To increase the accuracy, either the grid size can be reduced and / or the number of measured values per measuring position can be increased.
In Fig. 4 ist beispielhaft eine Transparenzdatenmeßkurve zur Bestimmung der genauen Lage und Breite einer Mikroperforations spur dargestellt. Aufgetragen sind die im Ortsmeßlauf ermittel ten Mittelwerte der Transparenz des Bahnmaterials 1, welche in Form einer Spannung U gemessen wurde, als Funktion der Raster positionen n, n+1, n+2,. . . der Linienlaser/Sensor-Anordnung. In Fig. 4, a transparency data measurement curve for determining the exact position and width of a microperforation track is shown as an example. The mean values of the transparency of the web material 1 determined in the local measurement run, which was measured in the form of a voltage U, are plotted as a function of the grid positions n, n + 1, n + 2 ,. . . the line laser / sensor arrangement.
Die Transparenzwerte sind im Bereich n+1 bis n+5 sprunghaft an gestiegen und überschreiten hier deutlich einen errechneten Schwellwert S. Dieser dient als Entscheidungskriterium, bei welchen gemessenen Transparenzwerten von einem Mikroperforati onsloch oder von unperforiertem Bahnmaterial ausgegangen werden soll. Entsprechend lassen sich die Randpositionen R und die Breite B der Mikroperforationsspur bestimmen.The transparency values jump in the range n + 1 to n + 5 risen and clearly exceed a calculated here Threshold S. This serves as a decision criterion for what measured transparency values from a microperforati onsloch or from unperforated sheet material should. The edge positions R and Determine the width B of the microperforation track.
Die Porositätsmessung, die in der dritten Phase des erfindungs gemäßen Verfahrens, dem Porositätslauf, durchgeführt wird, er folgt mit Hilfe eines ebenfalls an der Traversiervorrichtung 9 montierten Meßkopf 7, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls oberhalb des Bahnmaterials 1 angeordnet ist und mit seiner aktiven Seite auf die Bahnmaterialoberfläche gerichtet ist. Diesem Meßkopf 7 ist eine auf der Unterseite des Bahnmate rial 1 angeordnete, auf die Bahnmaterialoberfläche gerichtete Lichtquelle 8 zugeordnet, welche synchron mit dem Meßkopf 7 und mit deckungsgleicher optischer Achse 10 traversierbar ist. Um nun die Porosität wirklich im Bereich der lagen- und breitenbe stimmten Mikroperforationsspur 2 zu messen, wird die Meß kopf/Lichtquellen-Anordnung möglichst exakt mittig über der Mi kroperforationsspur 2 positioniert, deren Lage ja im Ortsmeß lauf bestimmt worden ist.The porosity measurement, which is carried out in the third phase of the method according to the invention, the porosity run, is carried out with the aid of a measuring head 7 likewise mounted on the traversing device 9 , which in the present exemplary embodiment is also arranged above the web material 1 and with its active side the web material surface is directed. This measuring head 7 is arranged on the underside of the Bahnmate rial 1 , directed to the web material surface light source 8 which can be traversed synchronously with the measuring head 7 and congruent optical axis 10 . In order to really measure the porosity in the area and width-determined microperforation track 2 , the measuring head / light source arrangement is positioned as precisely as possible centrally over the microperforation track 2 , the location of which has been determined in the local measurement run.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ferner hier nicht dar gestellte Mittel zur digitalen Signalverarbeitung der vom Meß kopf 7 und vom Sensor 6 erfaßten Daten. Diese zunächst analogen Daten werden mit Hilfe eines Analog-Digitalwandlers digitali siert und so der digitalen Signalverarbeitung zugänglich ge macht.The device according to the invention also includes means not shown here for digital signal processing of the measuring head 7 and the sensor 6 detected data. This initially analog data is digitized with the help of an analog-digital converter and thus made accessible to digital signal processing.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 8 in Form eines flexiblen Lichtleiters mit externer Einspeisung realisiert, was insbesondere im Hinblick auf die Bewegung der Lichtquelle 8 an der Traversiervorrichtung 9 vorteilhaft ist. Als Linienlaser 5 kann ein im roten Lichtbereich arbeitender Laser verwendet werden.In the exemplary embodiment shown, the light source 8 is realized in the form of a flexible light guide with an external feed, which is particularly advantageous with regard to the movement of the light source 8 on the traversing device 9 . A laser operating in the red light range can be used as the line laser 5 .
Hingewiesen sei noch auf die spezielle Anordnung der einzelnen Komponenten des dargestellten Ausführungsbeispiels. Der Meßkopf 7 ist hier mechanisch starr mit dem Linienlaser 5 verbunden und oberhalb des Bahnmaterials 1 angeordnet, während die Licht quelle 8 und der Sensor 6 entsprechend unterhalb des Bahnmate rials 1 angeordnet sind und ebenfalls mechanisch starr mitein ander verbunden sind. Diese spezielle Anordnung erleichtert die Positionierung der einzelnen Komponenten der Vorrichtung. Au ßerdem werden so die gegenseitigen Störeinflüsse der miteinan der kombinierten optischen Systeme, Linienlaser/Sensor-Anord nung einerseits und Meßkopf/Lichtquellen-Anordnung anderer seits, so gering wie möglich gehalten.It should also be noted the special arrangement of the individual components of the illustrated embodiment. The measuring head 7 is here mechanically rigidly connected to the line laser 5 and arranged above the web material 1 , while the light source 8 and the sensor 6 are arranged accordingly below the Bahnmate rials 1 and are also mechanically rigidly connected to each other. This special arrangement facilitates the positioning of the individual components of the device. In addition, the mutual interference of miteinan the combined optical systems, line laser / sensor arrangement on the one hand and measuring head / light source arrangement on the other, are kept as low as possible.
Erfindungsgemäß erfolgt jedoch die Vermessung der einzelnen Mi kroperforationsspuren zeitlich nacheinander und wird zyklisch wiederholt, so daß sich bei der on-line-Vermessung von n Mikro perforationsspuren maximal eine Abdeckung von 100%/n erreichen läßt.According to the invention, however, the individual Mi are measured traces of perforation in time and becomes cyclical repeated, so that in the on-line measurement of n micro perforation traces reach a maximum coverage of 100% / n leaves.
Schließlich sei hervorgehoben, daß die erfindungsgemäße Lehre durch das voranstehende Ausführungsbeispiel lediglich erläu tert, jedoch keinesfalls eingeschränkt ist. Vielmehr läßt sich die erfindungsgemäße Lehre auch bei durch weitere Verfahrens schritte ergänzten Verfahren zur optischen Vermessung von Mi kroperforationsspuren in bewegtem Bahnmaterial realisieren und durch Vorrichtungen, die andere bzw. weitere konstruktive Merk male aufweisen.Finally, it should be emphasized that the teaching according to the invention by the above embodiment, only explanatory tert, but is in no way restricted. Rather, the teaching of the invention also by further methods steps supplemented procedures for optical measurement of Mi Realize perforations in moving web material and through devices that have other or further constructive notes times.
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|---|---|---|---|
| DE4421962A DE4421962C1 (en) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Optical measurement of micro-perforation tracks in moving strip material |
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| DE4421962A Expired - Fee Related DE4421962C1 (en) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Optical measurement of micro-perforation tracks in moving strip material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4421962C1 (en) |
Cited By (3)
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- 1994-06-23 DE DE4421962A patent/DE4421962C1/en not_active Expired - Fee Related
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