专利名称：用于扫描传感器的光纤电缆收线机构的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于确定移动软电缆的路线的设备，其中， 保持电缆的弯曲半径和标称总弯曲长度，本发明还涉及控制穿过 一系列弯曲的光纤路径的装置，即便是在光纤沿着限定的线性路 径来回移动时，这些弯曲也不改变数量或直径。
背景技术：
通常希望在制造期间获得薄板材料的已选特征的测量结果。虽 然可通过离线实验室测试检测薄板材料的各种特性，但由于对试样 采集和分析所需的时间有要求，所以这些测试往往并不实用。而且， 实验室测试具有所获取的用于测试的试样可能并不精确地代表已经 生产的薄板材料的缺点。
为了克服薄板材料实验室测试的缺点，已将各种传感器系统用 于"在线"检测薄板特性，即在运行中的薄板制造机械上进行4企测。 通常运行在线传感器装置，以在制造期间定期检查或"扫描"薄板 材料的行进薄片。通常以交叉方向进行扫描，即以与薄板行进的方 向垂直的方向进行扫描。根据薄板制造的运行方式，交叉方向上的
距离伸展达约IO米或更长。
已将多种扫描传感器装置用于薄板材料的在线测量。如图6A和 6B所示，扫描传感器系统100通常包括固定框架102，固定框架102 具有直立式端部构件对，直立式端部构件对立在工厂地面上，以支 撑引导构件104,引导构件104水平延伸穿过行进中的薄板(未示出)。 安装电机驱动的支架以在引导构件104上行进。该支架连接到驱动 系统，以将支架驱动来回穿过薄板。扫描传感器系统还包括安装在 支架构件上的扫描头106。扫描头106包括4全测器件。例如，在分光 计分析仪的情况下，扫描仪头可包括红外光源、准直与分光镜以及 光敏检测器。
扫描仪头106由线108电子连接，线108连接到处理控制器110。 扫描仪头106沿着邻近于进行分析的行进中的薄板的交叉方向来回 行进。在图6A中，扫描仪头106在框架102的一个侧面，并朝向框 架102的中间移动，如图6B所示。正如可从图中看出的那样，由于 缺乏足够的支撑，重力导致悬线108下垂。
对于现有技术中的扫描传感器来讲，位于扫描仪头中的检测器 件在支架来回移动时易受到振动。而且，相对较重的检测器件在扫 描头中的出现使得驱动支架和控制支架的速度更加困难。这些现象 组合起来降低检测器的精确度和准确度。最后，将检测器件包括在 扫描仪头中使得它们不太易卸，实际上，检测器件无论在何时需要 检查，必须将支架停止，而且必须将扫描仪头拆解。
发明内容
本发明基于这样一种认识可通过形成分光计扫描系统来实现 各种向内优点，分光计扫描系统如红外扫描系统，在这种系统中， 降低了移动扫描仪或传感器头的重量。在优选实施例中，这通过设 计移动扫描仪头来实现，这种扫描仪头基本上容纳一些光学元件， 而与测量相关的其它所有的电子和光学元件基本上容纳在易卸隔室 中，该隔室远离移动扫描仪头。
本发明的另 一个特征是形成扫描系统，这种扫描系统采用光纤 将光从光源传输到移动传感器头，并且穿过光纤将光信号传递到检 测器系统，以进行信号处理。光源和检测器系统均位于系统外的位 置。由于测量的光谱性质和光纤的机械性能，对光纤的取向和、或 配置的扰动可对返回到检测器系统的光的光谱容量造成不利影响。 这会对材料造成干扰。例如，在扫描过程期间，通过弯曲的引入或
去除的光纤净弯曲长度的改变可引起光功率的改变如损失或衰减 和、或光纤抗张应力的改变。由于将光纤弯曲而导致的光损失具有 波长依赖性，这种波长依赖性会对任何分光系统造成不利影响。
本发明提供控制光纤路径的实用方式，光纤路径通过一 系列弯 曲连接到移动扫描仪头，这些弯曲的数量、直径或长度薄板改变。 在这种方式中，扫描系统产生移动薄板或薄片 一个或多个特征的精 确而一致的测量结果。
在一个实施例中，本发明涉及扫描机构，这种扫描机构用于沿 着主扫描方向将光学装置笫一端部移动到第二端部，这种扫描机构
包括
第 一 固定转动滑轮，该第 一 固定转动滑轮位于主扫描方向的第
一端部附近；
第二固定转动滑轮，该第二固定转动滑轮位于主扫描方向的第 二端部附近；
电缆，该电缆部分地巻绕在第一和第二固定滑轮周围，其中， 电缆具有紧固的第一端部和紧固的第二端部；
移动光学装置，该移动光学装置操作性地连接到第一和第二固 定转动滑轮之间的电缆；
用于在移动光学装置沿着主扫描方向移动时保持基本上相同的 总弯曲长度和半径的装置；
用于在移动光学装置沿着主扫描方向移动时保持电缆上基本上 相同的张力的装置；
用于沿着主扫描方向驱动移动光学装置的装置。
在另一个实施例中，本发明涉及扫描传感器系统，这种扫描传 感器系统用于沿着主扫描方向检测材料薄板上的特征，这种扫描传 感器系统包括
光源；
第一 固定转动滑轮，该第 一 固定转动滑轮位于主扫描方向的第
一端部附近；
第二固定转动滑轮，该第二固定转动滑轮位于主扫描方向的第
二端部附近；
光纤电缆，该光纤电缆部分地巻绕在笫一和笫二固定滑轮周围，
其中，光纤电缆具有紧固的第一端部和紧固的第二端部；
移动光学装置，该移动光学装置操作性地连接到第一和第二固
定转动滑轮之间的光纤电缆，以通过光纤电缆将光从光源传送到光
学装置，并且通过光纤电缆传送来自薄板材料的信号；
用于在移动光学装置沿着主扫描方向移动时保持光纤电缆上基
本上相同的张力的装置；
用于沿着主扫描方向驱动移动光学装置的装置；以及 用于将来自光学装置的信号转换成薄板材料上检测到的特征的
测量结果。
在再一个实施例中，本发明涉及通过移动光纤电缆将辐射从远 程固定辐射源传送到扫描光学装置并通过移动光纤电缆将测得的信 号从扫描光学装置传送到远程固定信号接收装置的方法，这种方法 包括以下步骤
(a) 提供扫描系统，这种扫描系统包括
(i) 第一固定转动滑轮；
(ii) 第二固定转动滑轮，该第二固定转动滑轮与第一固定 转动滑轮隔开，以限定用于扫描光学装置的扫描路径，其中，第一 和第二固定转动滑轮适于沿着扫描路径支撑光纤电缆；以及
(iii) 张力补偿机构，这种张力补偿机构用于保持施加到电 缆的张力，该电缆环绕在第一和笫二固定转动滑轮周围；
(b) 将光纤电缆部分地环绕在第一和第二固定转动滑轮，并将 光纤电缆啮合到张力补偿机构，以使第一和第二固定转动滑轮之间 的光纤电缆的一部分限定基本上呈线性的路径；
(c) 将光纤电缆的第一端部紧固；(d) 将光纤电缆的第二端部紧固，以在光学装置穿过第一和第 二端部之间时保持从第一端部到第二端部的光纤电缆的曲率和光纤
电缆的总弯曲长度恒定；
(e) 将光学装置操作性地连接到第 一和第二固定转动滑轮之间 的光纤电缆；
(f) 沿着扫描路径来回驱动光学装置，这种扫描路径的特征是 在光学装置正在扫描时，在光纤电缆上保持基本上相同的张力；
(g) 在光学装置正在扫描时，通过光纤电缆的一部分将辐射从 远程辐射源传送到光学装置；以及
(h) 通过移动光纤电缆将所测得的信号从扫描光学装置传送到 远程固定信号接收装置。
图1A和1B是电缆收线(take-up)机构的示意性侧视图； 图2是电缆收线机构的示意性平面俯视图； 图3是扫描系统的示意图； 图4示出了传感器头；
图5A和5B是电统收线机构的另一个实施例的示意性侧视图; 图6A和6B是现有^f支术中的扫描系统的示意性侧-脱图。
具体实施例方式
图1A示出了本发明中的电缆收线机构10的实施例，电缆收线 机构10包括框架12,框架12用钢或具有足够的结构性强度的其它 材料构成。对于用于以移动薄板或薄片40的交叉方向进行扫描的扫 描系统来讲，框架12的长度通常与移动薄板40的宽度相同，这样， 扫描仪头30就能够穿过沿着该交叉方向的整个宽度。这个距离可以 是6至8米或更长。第一固定转动滑轮14位于框架12的一个侧面 上，第一固定转动滑轮14由销16紧固到该框架。第二固定转动滑
轮18位于框架的另一个侧面上，第二固定转动滑轮18由销20紧固 到该框架。优选销16与20之间的距离在2至12米的范围内。优选 两个固定转动滑轮14和18的直径相同。优选每个滑轮具有绕着其 外周缘的凹槽，确定这种凹槽的尺寸，以容纳软电缆。
一对移动或平移滑轮21和24位于框架12内并且在两个固定滑 轮14和18之间，移动滑轮21和24通过刚性构件28相互连接。移 动滑轮对21和24分别由销22和26紧固到轨道42,轨道42允许移 动滑轮21和24沿着固定转动滑轮14和18之间的线性路径来回移 动。优选移动滑轮21和24的直径相同，但优选它们的直径小于固 定滑轮14和18的直径。优选四个滑轮14、 18、 21和24的中心沿 着水平轴成直线。
光纤电缆36如图中所示出的那样部分地巻绕在四个滑轮14、 18、 21和24的周围。电缆32和34的两个端部紧固到框架12或其 它固定结构。应用足够的张力紧固光纤电缆36，以免过度松弛。无 需弹簧或其它张力装置将两个端部紧固。扫描仪头30在沿着移动薄 板40的侧面之间的交叉方向来回扫描时操作性地连接到电缆36。连 接在一起的平移滑轮21和24以与扫描仪头30的方向相反的方向移 动，但以一半的速度行进。这样，电缆36即便是在扫描仪头30移 动时也从一个端部32到另一个端部34始终保持张紧。在另一个实 施例中，认识到收线机构随着时间的推移运行时，在电缆中可逐渐 形成某些量的蠕变。因此，收线机构可在一个端部或两个端部32和 34都配有弹簧或其它张力装置。这就会避免电缆展示出更多的松弛。 或者，弹簧可位于收线机构的另一个部分，如在移动滑轮对21和24 之间。在此情况下，不是由刚性构件28连接，而是可使用具有弹簧 装置的构件来连接这两个移动滑轮21和24。
正如可从图中看出的那样，在示于图1A和1B中的电缆收线机 构中，在一系列滑轮周围引导光纤电缆，这些滑轮限定光纤电缆的 弯曲直径。张紧的机械结构包围光纤电缆，这种机械结构提供"杠、
弛管"，以将电缆支撑在两个固定滑轮14和18之间的扫描距离的 宽度上方，而无需在光纤上施加张力。平移滑轮组22和26允许电 缆在张力下停止，而无需弹簧或加载装置。漂移滑轮同时移动并确 保电缆上的张力在整个电缆长度基本上保持恒定。这些平移滑轮以 与扫描头30的方向相反的方向的移动用于将电缆分布在需要的位 置，以回应于将扫描仪头30移动的力，如图3所示。正如在图1A 和1B中示出的那样，在扫描仪头30从一个侧面朝向电缆收线机构10 的中间移动时，固定转动滑轮14与平移滑轮24之间的电缆长度的 减小由固定转动滑轮18与平移滑轮21之间的电缆长度的对应增加 偏置或补偿。
就本发明中的电缆收线机构而言，在扫描期间，在光学头来回 移动时，总弯曲损失得到保持。这对使用分光传感器的扫描仪来讲 是重要的，分光传感器测量以两个或更多不同的波长频带的相对功 率。光纤电缆中的弯曲损失取决于弯曲半径和总弯曲长度。在对移 动光学头进行扫描时，若弯曲长度或弯曲半径发生变化，就会出现 测量误差。即便是在光学头移动时，电缆收线机构也保持角弯曲长 度和弯曲半径恒定，这接着减少任何传感器误差。(不过，注意弯 曲位置在变化)。光纤电缆的弯曲长度类似于弧的长度，弧是圆的 一段。弧的弯曲长度等于直径与以弧度测量的两个半径之间的角的 乘积。因此，跨越90度的弧的弯曲长度是仅跨越45度的具有相同 半径的弧的弯曲长度的两倍。电缆收线机构在扫描期间保持相同的 总弯曲长度。
多个机构可沿着交叉方向来回移动扫描仪头30。在一个实施例 中，如图2所示，电缆收线机构60包括轨道62和64、固定转动滑 轮66和68以及一对移动滑轮80和82,移动滑轮80和82由杆94 连接。支架72位于轨道62和64的顶部上，在支架72来回行进时， 轨道62和64起到用于支架72的低摩擦导向装置的作用。支架72 可以是具有滚轮的平台并支撑扫描仪头74。在这种布置中，扫描仪
头74位于进行分析的薄片之下，不过，应理解，可采用电缆收线机
构60，以使扫描仪头74直接在薄片上方或与薄片成角度，以从薄片 的顶部表面测量特性。
在优选实施例中，扫描仪头74容纳所有的或大部分光学元件， 而检测电子装置容纳在固定隔室78中。这样就将测量结果通过电缆 70从扫描仪头74传送到隔室78。支架72连接到传送带84,传送带 84巻绕在驱动滑轮76和从动滑轮88周围，从动滑轮88操作性地连 4妄到电机90。在运行时，电机90的控制调节支架72的移动速度和 方向。
或者，可直接将传送带84紧固到连接移动滑轮对80和82的杆 94。这样，电机90的启动也将电缆70移动。作为另一个选择，可 将电机90操作性地连接到固定转动滑轮66，以驱动扫描^f义头74。
本发明中的电缆收线机构可用在扫描系统中，这些扫描系统测 量多个薄片或薄板的特性。虽然就测量造纸机械中的纤维薄板对扫
描系统进行描述，但应理解，扫描系统可用于测量其它材料的特性， 例如，这些材料包括塑料。在利用现代高速机械的造纸领域，必须 连续对薄板的特性进行监测和控制。常常测量的薄板变量包括基本 重量、水分含量和卡规，即在制造过程的各个阶段的薄板厚度。造 纸装置在本领域中是公知的，并且在如《纸浆和纸技术手册》(第 二版，G. A. Smook, 1992， Angus Wilde出版公司)和《纸浆和纸制 造》(第三巻(造纸和纸板制造)，R.MacDonald,ed. 1970， McGraw Hill)中进行了描述。薄板制造系统在如He的美国专利No.5,539,634、 Hu的美国专利No.5,022，966、 Balakrishnan的美国专利No.4,982,334、 Boissevain等人的美国专利No.4,786，817和Anderson等人的美国专 利No.4,767,935中进一步进行了描述，这些专利通过参考结合在本 发明之中。用于造纸机械的过程控制技术在如Hu等人的美国专利 No.6,149，770、 Hagart國Alexander等人的美国专利No.6,092,003、 Heaven 等人的美国专利No.6,080,278、 Hu等人的美国专利No.6,059,931、 Hu
等人的美国专利No.6,853,543和He的美国专利No.5,892，679中进一 步进行了描述，这些专利通过参考结合在本发明之中。
图3示出了代表性扫描系统的传感器布局，这种扫描系统可用 于造纸机械中的纤维薄板的水分含量或其它物理特性。这种扫描系 统200包括光源210、光调制器212、检测器电子装置214和传感器 头216,传感器头216沿着邻近于纤维薄板的线性路径来回移动。在 运行时，将来自光源的已调光通过源束光纤222传送到传感器头216， 已调光在传感器头216聚焦在纤维薄板上。从纤维薄板散射回的光 由传感器头216捕获并通过检测器束光纤220传送到检测器电子装 置214。在测量薄板特性时，优选扫描仪头216以约0.1至50米每 秒的速度来回移动。
红外线分光镜是用于水分含量测量的优选技术。单面IR测量的 一种方式是预先确定目标的吸收和参考波长，并利用带通滤波器和 检测器产生用于在目标波长的每个信道的分辨率非常低的分光计。 在此方面，光源210提供测量所要求的波长内的恒定而可靠的能量 流。水分测量通常使用在产生适当的水吸收峰值的波长的辐射。
多个不同的源可用于产生必要波长的辐射，这些源包括(1) 石英卤钨(QTH)灯，(2) IR发光二极管，(3) IR激光二极管， 和(4)微机电系统(MEMS) IR源。优选使用QTH灯，因为这些 灯通用、可靠且成本低。在使用QTH源时，优选的调制技术是利用 常规的音叉或调制盘调制直接进行振幅调制。
得到的光传输纤维光学电缆。不过，应理解，虽然这种收线机构特 别适用于确定光纤的路线，但这种机构也可用作任何类型的移动电 缆的导向装置，移动电缆旨在指任何伸长的柔性材料。电缆包括如 金属线、绳等等。
光纤电缆具有线芯，线芯具有比周围覆层的折射率略高的折射 率。优选的光纤可从St. Paul MN的3M以部件号码FG-550-LER得
到，这种光纤具有硅石线芯，线芯具有硅石覆层。电缆具有包围硅 石覆层的含氟丙烯酸脂聚合物覆盖层以及外聚(乙烯共四氟乙烯) 覆盖层。在这种纤维中，主光导界面由硅石/硅石线芯/覆层界面所限 定，不过，额外的光传输也通过硅石/含氟丙烯酸脂聚合物覆盖层界 面来实现。在另一个实施例中，光纤或聚合物包覆的光纤可由适当
材料的坚固非破坏管所包围，这种材料如可从TexLoc有限公司得到 的PEEK。光纤松弛地位于这种PEEK管中。然后，这种纤维PEEK 管结构由无弹性或非伸长材料包围，例如，这种材料以绳的形式。 适当的材料是高强度纤维，这种高强度纤维如可从Celanese公司得 到的VECTRAN。通过在外部绳上施加张力，光纤就可在绳中自由 移动或"漂移"。
也可采用具有高数值孔径的光纤。这些光纤通常具有范围从0.1 至约0.37到0.48或更高的数值孔径。数值孔径取决于光学特性尤其 是光纤的线芯与覆层之间的折射率差。数值孔径产生用于纤维的接 收锥。因此，从纤维发出的光可在由接收锥所限定的区域中的任何 位置出现。同样，进入接收锥的光也会进入纤维。Berard的美国专 利No.5,170,056公开了具有高数值孔径的光纤，该专利通过参考结 合在本发明之中。这些大数值孔径光纤对由弯曲所导致的光损失不 太敏感，因此，这些大数值孔径光纤的使用提供更稳健的测量结果。
如图1A和1B所示，收线机构的电缆配置具有弯曲。这些弯曲 中的一些会是固定的，因为这些弯曲的长度、形式和位置在安装之 后和运行期间不会改变。非固定弯曲是在从lms至几分钟的相对较 短的时标上并不改变位置的弯曲，这些是会在扫描时导致的弯曲类 型。采用这种收线机构的扫描系统能够在弯曲光语在这些情形中改 变时保持校准和规格。现已表明，增加弯曲的数量会增加在通过光
纤传输光时所损失的光的量。为了减少与纤维扰动关联的损失，应 将固定弯曲的弯曲半径保持在大于用于特别设计的最小弯曲半径。 用于特定光纤电缆设计的最小纤维弯曲半径由制造商确定。
传感器头216包括适当的光学头，这种光学头既连^l妄到源束光 纤电缆222，也连接到检测器束光纤电缆220，如图3所示。如图4 所示，适当的光学头240包括本体242,本体242具有联结器244和 246，联结器244和246用于分别连接源束和检测器束光纤电缆254 和256。传感器头还可以选择性地包括将光学头240从外界封闭的外 壳。从光纤电缆254传送的光270从转动镜250反射到进行扫描的 薄板或薄片上。可使用适当的聚焦透镜(未示出)。来自薄板的散 射光272从镜248反射并进入检测器束光纤电缆256。可将镜250的 轮廓形成为可相对于进行扫描的移动薄板使光聚焦在适当的取向上 并可从适当的取向捕获。这些镜可包括金、银、铝、电介质或其它 适当的反射材料层。
示于图4中的光学头240的实施例连接到两根光纤电缆254和 256的端部。这种设计允许将来自光源的光和从进行分析的薄板反射 的光通过该电缆的不同部分传送，从进行分析的薄板反射的光被传 递到检测器系统的信号处理器件。不过，已知可通过该电缆的相同
部分将来自光源的光和从薄板反射的光传送。在后一种情形中，通 常仅需将光学头240连接到一根光纤电缆的端部。
示于图4中的光学头240是在扫描测量期间来回移动的移动光 学装置的一部分。为了减少移动扫描仪头所需的功率，光学装置的 重量应轻。因此，也优选将包括移动光学装置的器件的数量保持在 最小。在一个实施例中，移动光学装置包括光学元件，如将光传送 到移动薄板并传递来自薄板的散射光的光学头240。光源和检测系统 的其它装置如信号处理器件位于远离隔室的其它位置。移动光学装 置应紧凑且重量通常小于1千克，优选小于200克。
Belotserkovsky等人的美国专利No.5,795,394对分光扫描系统进 行了进一步的描述，该美国专利公开了 一种扫描反射型红外涂层传 感器，且Preston等人的美国专利No.6,404，502公开了一种反射型光 泽传感器，这两个专利均通过参考结合在本发明之中。Dahlquist的
美国专利No.4,879,471、 DaWquist等人的美国专利No. 5,094,535和 Dahlquist的美国专利No.5,166,748公开了用于在造纸期间对纤维薄 板的干基本重量、基本重量和水分含量进行光学测量的在线扫描传 感器系统，所有的这些专利均通过参考结合在本发明之中。
图5A和5B示出了电缆收线机构140的的另一个实施例，电缆 收线机构140包括框架142和移动转动滑轮146。电缆152的一个端 部在位置144紧固到一个端部，而电缆的另一个端部附到扫描仪头 150。滑轮146在其中心由销148紧固，滑轮146可由平行于扫描仪 头的线性路径延伸的轨道(未示出)支撑。滑轮146由张力这种130 如弹簧在位置154紧固。扫描仪头150可由前面所描述的适当电机 驱动。电缆152巻绕在滑轮146周围，以在将扫描仪头150朝向机 构140的中心拉动时，张力装置施加足够的力，以避免电缆152的 松他。
前面对本发明的原理、优选实施例和运行模式进行了描述。不 过，不应将本发明解释为受限于所描述的特定实施例。因此，应认 为前面所描述的实施例用于说明而不是用于限制，而且，应理解， 本领域中熟练的技术人员可对这些实施例进行变化，而并不背离由 下面的权利要求书所限定的本发明的范围。
权利要求
1.一种用于沿着主扫描方向在第一端部和第二端部之间将移动光学装置(30)移动的扫描机构(10)，所述扫描机构(10)包括用于在所述移动光学装置(30)沿着所述主扫描方向移动时保持基本上相同的总弯曲长度和半径的装置(14、20、21和24)；用于在所述移动光学装置(30)沿着所述主扫描方向移动时保持电缆(36)上基本上相同的张力的装置(14、20、21、24、32和34)，其中，所述光学装置(30)操作性地连接到所述电缆(36)；以及用于沿着所述主扫描方向驱动所述移动光学装置(30)的装置(76、84、88和90)。
2. 如权利要求1所述的扫描机构(10)，其特征在于还包括 第一固定转动滑轮(14),所述第一固定转动滑轮(14)位于所述主扫描方向的第一端部附近；第二固定转动滑轮(20),所述第二固定转动滑轮(20)位 于所述主扫描方向的第二端部附近；以及电缆(36)，所述电缆(36)部分地巻绕在所述第一和第二 固定滑轮(14和20)周围，其中，所述电缆(36)具有紧固的第一 端部(34)和紧固的第二端部(32)以及所述移动光学装置(30), 所述移动光学装置(30)位于所述第一和第二固定转动滑轮(14和 20 )之间。
3. 如权利要求2所述的扫描机构(10),其特征在于在所述 电缆(36)上保持基本上相同的张力、相同的总弯曲长度和半径的 所述装置包括(a) 笫一补偿滑轮(24);以及(b) 第二补偿滑轮(21),其中，所述电缆(36)部分地巻 绕在所述第一和第二补偿滑轮(24和21)周围，所述第一和第二补 偿滑轮(24和21) ^支联接(28),以同时沿着所述第一和第二固定 转动滑轮(14和20)之间的路径移动，且所述第一补偿滑轮(24) 比所述第二补偿滑轮(21)更接近于所述第一固定转动滑轮(14)。
4. 如权利要求3所述的扫描机构(10),其特征在于用于驱 动所述移动光学装置的所述装置以第一方向移动所述移动光学装置(30),并同时以与所述第一方向相反的第二方向移动所述被联接 的第一和第二补偿滑轮(24和21)。
5. 如权利要求4所述的扫描机构(10),其特征在于所述电 缆(36)的第一端部(34)紧固到所述扫描机构(10)的第一侧面， 所述电缆(36)部分地环绕在所述第一补偿滑轮(24)周围并指向 所述第一固定转动滑轮(14)，且所述电缆(36)的笫二端部(32) 紧固到所述扫描机构的第二侧面，所述电缆(36)部分地环绕在所 述第二补偿滑轮(21)周围并指向所述第二固定转动滑轮(20)。
6. —种用于沿着主扫描方向检测薄板材料(40)上的特征的扫 描传感器系统(10),所述扫描传感器系统(10)包括光源(210);第一固定转动滑轮(14)，所述第一固定转动滑轮(14)位 于所述主扫描方向的第一端部附近；第二固定转动滑轮(20),所述第二固定转动滑轮(20)位 于所述主扫描方向的第二端部附近；光纤电缆(36),所迷光纤电缆(36)部分地巻绕在所述第 一和第二固定滑轮(14和20)周围，其中，所述光纤电缆(36)具 有紧固的第一端部(34)和紧固的第二端部(32)，其中，在移动 光学装置(30)横过所述第一和笫二端部之间时，保持沿着从所述 第一端部到所述第二端部的所述光纤电缆(36)的整个长度的所述 光纤电缆的曲率和总弯曲长度基本相同；移动光学装置(30),所述移动光学装置(30)操作性地连 接到所述第一和第二固定转动滑轮(14和20)之间的所述光纤电缆 (36),以通过所述光纤电缆(36)将光从所述光源(210)传送到 所述光学装置(30)，并且通过所述光纤电缆(36)传送来自所述 薄板材料(40)的信号；用于在所述移动光学装置(30)沿着所述主扫描方向移动时 保持所述光纤电缆(36)上基本上相同的张力的装置(14、 20、 21 、 24、 32和34);用于沿着所述主扫描方向驱动所述移动光学装置(30)的装 置(76、 84、 88和90);以及用于将来自所述光学装置(30)的信号(214)转换成所述薄 板材料(40)上检测到的特征的测量结果的装置。
7. 如权利要求6所述的扫描系统(10),其特征在于所述光 学装置(30)从所述薄板材料(40)传输分光信号。
8. 如权利要求6所述的扫描系统(10),其特征在于所述光 源(210)产生红外辐射。
9. 如权利要求6所述的扫描系统(10)，其特征在于所述薄 板材料(40)是移动薄片(40)，且所述光学装置(30)以相对于 所述移动薄片(40)的方向的交叉方向来横移。
10. 如权利要求9所述的扫描系统(10)，其特征在于所述 移动薄片(40)包括造纸机械的湿材料或纸。
全文摘要
一种包括电缆收线机构的扫描系统，电缆收线机构利用一系列滑轮，这些滑轮确定扫描系统的弯曲半径。这种机构特别适用于分光计扫描系统如红外扫描系统，在这种扫描系统中，移动扫描仪头或传感器头基本上仅容纳光学元件，而与测量相关的其它所有的电子和光学器件容纳在易卸隔室中，该隔室远离移动扫描仪头。通过光纤电缆传送光。电缆收线机构将光纤电缆保持在基本上恒定的总弯曲长度和弯曲直径，从而在对光学头进行扫描时减少光谱弯曲损失的任何动态变化。传感器头的光重量构造还减少与移动扫描仪头关联的振动。
文档编号G01N21/86GK101103264SQ200580046923
公开日2008年1月9日 申请日期2005年11月21日 优先权日2004年11月22日
发明者F·M·哈兰, J·A·哈朱亚, R·贝塞尔特, U·S·多斯桑托斯 申请人:霍尼韦尔国际公司