用于对测量对象的厚度进行测量的装置和方法
【专利摘要】一种通过附连在机器框架上的测量机构来测量在测量间隙中的测量对象的厚度的装置，该测量对象较佳地具有板或货运货物的形状，其中，该测量机构为了测量厚度具有朝向测量对象定向的的一个或多个距离测量传感器，其特征在于，联接至距离测量传感器的补偿传感器测量到参考尺的距离，以检测和补偿测量间隙的变化，该参考尺设计为参考装置的一侧，该参考装置形状做成框架并集成入测量机构中，以及参考装置构造成以在厚度测量过程中参考尺与参考装置的和该参考尺相对的侧之间的距离是已知。此外，给出用于测量厚度的对应的方法。
【专利说明】用于对测量对象的厚度进行测量的装置和方法
[0001]本发明涉及通过附连在机器框架上的测量机构测量在测量间隙中的测量对象的厚度的装置，该测量对象较佳地具有板或货运货物形状，其中，测量机构为了测量厚度具有朝向测量对象定向的一个或多个距离测量传感器。
[0002]此外，本发明涉及通过附连在机器框架上的测量机构测量在测量间隙中测量对象的厚度的方法，该测量对象较佳地具有板或货运货物形状，其中，测量机构为了测量厚度具有朝向测量对象定向的一个或多个距离测量传感器。
[0003]在实际中在很多不同的实施例中已知该类装置和方法多年了。已知的装置和方法中，使用C状或O状测量机构和无接触测量方法例如在板材上执行连续的厚度测量。为了在该情形中测量厚度，使用了光学传感器(三角传感器，共焦测量技术)、涡电流传感器、电容式传感器、超声波传感器、辐射传感器(β发射器)等。该厚度测量通常从两侧抵靠测量对象的材料表面使用两个距离测量传感器来进行。如果两个距离测量传感器之间的距离是已知的，两个测量读数信号的差异给出了被测材料的厚度。当板材是被测对象时，使用横向测量方法，其中两个距离测量传感器作为一对横向于板材沿其输送的方向移动。
[0004]图1通过两个距离测量传感器和传感器及校准布置示出不同厚度测量和/或校准的基本原理的示意图。测量对象的厚度d通过作为厚度传感器的两个距离测量传感器I和2来测定，其中两个距离测量传感器I和2彼此的距离-测量间隙七-通过具有预定厚度dK(校准部分的厚度)的校准部分3来检测，根据
[0005]^-dju+djg+dg
[0006]以及在例行操作中，从测量间隙dA减去两个测量值dM1和dM2之和:
[0007]d=dA- (‘+Ο
[0008]距离测量传感器集成入C状或O状测量机构框架并用于工业领域。如果在测量厚度的装置构造中没有采取进一步的预防措施，周围的热变化影响机械结构，特别是测量间隙4及因此测量结果d。
[0009]在小测量机构情形中，测量机构可由温度稳定材料制成。在货运货物的厚度测量情形中，可以在每次常规测量之后测量校准部分，以消除测量间隙变化的影响。
[0010]但是，在宽板状材料，特别是线圈、内衬套等的厚度测量情形中，两个测量传感器之间的预定距离是关键的。尤其对于宽度达到l-2m的金属条，或者宽度达到6m或更大的纸幅的测量，C形支架和/或O形框架在用在测量对象的板材的宽度上不能以机械稳定方式被固定尤其成问题。由此，距离测量传感器之间的距离不恒定。由此，当要求测微计范围内的测量精度时，即使最小的机械变化也对被测厚度的读数有影响。这种机械变化可能由于例如振动而发生，或者由于温度变化导致的纵向膨胀而发生。如此，距离测量传感器之间的距离由于热输入引起的机械框架的振动或纵向膨胀而变化。作为一个示例，在由膨胀系数16ppm/K (每开尔文的百万个单位)的V2A钢制成的机械框架情形中，在给定10°C温度变化和安装在上带上的距离测量传感器与安装在下带上的距离测量传感器之间的Im距离变化的情形下，距离测量传感器之间的距离变化160 μ m。由此，对于通常要求在微米级别精度的厚度测量，由于振动和/或温度的作用，不能够实现精确测量。在实践中经常使用的铝梁的情况下，出现了甚至更大的距离变化，因为铝具有23ppm/K膨胀系数。
[0011]为了测量宽度，板状材料、特别是线圈、内衬里等，可专门地使用温度稳定的材料来制作温度稳定的测量机构。但是，使用抗振或温度稳定的O形框架和/或C形框架来防止测量中的不精确要求大量的机械复杂性和特殊的材料，诸如Invar (注册商标)，这导致极高的成本。在上面所指的测量任务中，距离测量传感器需要使用直线轴在材料上方移动。此外，仅在材料板外能以短间隔测量校准部分。由此，不能检测和补偿材料中测量间隙的变化。
[0012]实践中，已知C形框架，其中，距离测量传感器安装在具有最小热膨胀系数的玻璃板上。但是，该实施例具有明显缺点，在具有长边的C形框架情形中，测量传感器的安装要求大量的时间和努力。此外，在使用玻璃的设计中，非常大的问题是玻璃非常容易破碎且因此不适于用于粗糙的工业生产应用中。
[0013]DE4220501A1中，已知板状材料的光学厚度测量的方法和装置，其中，为了避免机构的复杂性，两个距离测量传感器中每个的相对距离通过激光点投影机来测定。激光点投影机沿距离测量传感器的运动方向投影激光束。两个激光点投影机附连在由Invar制成的温度稳定和抗振的支架内，从而各激光源相对于彼此的相对位置保持尽可能恒定。但是，该已知的装置存在问题，即光学传感器不适于工业用于通常是粗糙生产环境中，因此在该环境中，光学传感器经受振动、冲击、污染等。此外，难以精确地定向激光。该已知装置的另一缺点是由于激光器安装在一侧上，即使最小的移动也导致光束的不对齐，且当传感器变得更远离光束源时该不对齐变得更大。
[0014]因此，本发明以在工业应用中确保稳固的测量机构的方式解决了上面提到的测量测量对象的厚度的装置和方法的设计和实现问题，其适于工业并通过结构上简单并节省成本的方式提供高测量精度。
[0015]如上所陈述的问题通过权利要求1的特征来解决。根据该权利要求，用于测量厚度的此类装置的特征在于，联接至距离测量传感器的至少一个补偿传感器测量至参考引导件的距离，以检测和补偿测量间隙的变化，该参考引导件设计为参考装置的一侧，该参考装置形状做成框架并集成入测量机构中，以及参考装置设计成在厚度测量过程中，参考引导件与参考装置的和所述参考引导件相对的那侧之间的距离是已知的方式来设计。
[0016]如上所陈述的问题通过具有权利要求15特征的方法来解决。根据权利要求15，此类方法的特征在于联接至距离测量传感器的至少一个补偿传感器测量到参考引导件的距离，基于补偿传感器与参考引导件之间的被测距离来检测和补偿测量间隙的变化，该参考引导件形成参考装置的一侧，该参考装置具有框架形状并集成入测量机构中，以及在厚度测量过程中，在参考引导件与参考装置的和所述参考引导件相对的一侧之间的距离保持恒定或被测量。
[0017]根据本发明，已经认识到如果在距离测量传感器在空间中的位置变化通过简单的参考装置来补偿的话是非常有利的。由此，测量框架和/或测量机构可继续由常规材料制成，而不严格要求稳定性和热膨胀。补偿传感器为此被有利地包含并联接至距离测量传感器。补偿传感器较佳地连续地或短间隔地测量到参考引导件的距离，以由此检测和补偿距离测量传感器的位置变化以及因此测量间隙的变化。该情形中，参考引导件形成补偿传感器的测量表面。具体而言，参考引导件设计为参考装置的一侧，该参考装置集成入测量机构并具有框架形状。该情形中，参考装置设计成在测量对象的厚度测量过程中，参考引导件与参考装置的和所述参考引导件相对的那侧之间的距离是已知的或被检测。因此，根据本发明，当参考引导件与参考装置的和参考引导件相对的那侧之间的距离保持恒定或被测量时，距离测量传感器的位置变化被补偿。
[0018]由此，使用结构上简单且节约成本的方式来确保适于工业的稳固的测量机构，并为工业应用提供高测量精度。根据本发明的装置和方法可用于具有板状的材料的厚度测量，和/或货运货物的厚度测量。
[0019]此外，现需要指出的是具有框架形状的参考装置具有在最宽泛概念上的框架形状。参考装置不限于必须具有连续横向梁的完全封闭框架的实施例。
[0020]参考引导件可由金属或具有闻强度和最小变形的其它材料构成；例如可考虑CFK碳纤维、GFK玻璃纤维或陶瓷材料。
[0021]考虑到优化的几何形状及其简单集成入测量机构，该参考装置可以设计有大致矩形形状。如此，能够将该参考装置以简单和不复杂的方式安装和/或集成入测量机构。
[0022]关于精确测量，补偿传感器可设计为电容式传感器。如此，补偿传感器具有极其高的分辨率，且因此即使有距离测量传感器的最小位置变化和/或测量间隙的变化也能非常良好的补偿。
[0023]以尤其有利的方式，补偿传感器可设计成涡电流传感器。涡电流传感器对测量间隙中的油、水和灰尘不敏感，且因此尤其可以有效和无问题方式用于艰难的环境条件中。
[0024]将其它类型的距离测量传感器用作补偿传感器原理上也可考虑，例如光学传感器或磁传感器的使用。任何情形中，为了部署补偿传感器，尤其有利的是支承距离测量传感器的横向梁与参考引导件之间的相对距离变化通常非常小。由此，补偿传感器仅要求非常小的测量范围。原理上，补偿传感器仅需要具有大到足以能够在测量过程中检测横向梁的最大偏移的测量范围。该偏离可来自于弯曲、振动或热膨胀。
[0025]一个有利实施例中，该测量机构可以设计成使得距离测量传感器通过测量机构从两侧朝向测量对象定向，其中，补偿传感器联接至位于测量对象的各侧上的一个距离测量传感器。该情形中，对于每个补偿传感器，参考装置的相对两侧可以设计成位于测量对象两侧的参考引导件。
[0026]在另一有利方式中，参考装置可具有由温度稳定的材料制成的间隔件，其中，各间隔件使各参考引导件以刚性方式彼此连接。作为温度稳定的材料，具体可使用具有低膨胀系数的陶瓷或钢材，诸如Invar、Kovar、Zerodur (注册商标)等。如此，各间隔件用于防止参考引导件之间的距离变化。由此，不需要参考装置(其具有框架形状)整个由温度稳定的材料构成。
[0027]作为替代，参考装置也可做成不由温度稳定材料制成的间隔件。在该情形中，需要使用温度传感器来测量材料的已知温度曲线，并由此使用计算来补偿参考引导件之间的距
离变化。
[0028]在一个尤其有利的实施例中，参考装置可经由第一间隔件固定至机器框架，并可经由第二间隔件浮动安装到机器框架上。固定安装可使用间隔件中的螺栓来实施，其中，该螺栓固定在机器框架上的U形安装件上。浮动安装可以经由滚动轴承来实施。于是，参考引导件固定在参考装置的一侧上，该参考装置例如具有框架的形状，并仅松散地座落于另一侧上。由此，避免参考引导件由于热膨胀而拉伸，从而参考引导件总是不张紧。
[0029]关于防止参考引导件张紧，参考装置还可经由两个参考引导件中的一个附连至机器框架，其中，参考引导件在其一侧固定安装和在其另一侧浮动安装。
[0030]以尤其有利的方式，补偿传感器可布置在距离测量传感器上，以使得补偿传感器和距离测量传感器的测量点位于测量轴线上。以示例方式，如果补偿传感器布置在相对于距离测量传感器固定的横向粱上，且如果距离测量传感器相对于参考引导件测量，则该补偿传感器可定位在测量轴线上与距离测量传感器齐平。
[0031]一个具体实施例中，该参考装置可以经由两个参考引导件附连至机器框架，其中，参考引导件在一侧固定安装和在另一侧浮动安装。该情形中，距离传感器较佳地连续测量两个参考引导件之间的距离，或者以短间隔测量两个参考引导件之间的距离。如此，在测量过程中，两个参考引导件之间的距离变化被检测，并可用于补偿测量结果。测量传感器可用作距离传感器。测量传感器可经由温度稳定的间隔件连接至第一、较佳地上参考引导件，并通过第二、较佳地下参考引导件测量距离变化。
[0032]原理上，可考虑其它距离测量传感器，距离测量传感器例如是无接触传感器，其可附连在具有低膨胀系数的温度稳定的间隔件上，并测量参考引导件之间的距离变化。各间隔件还起作用，从而可使用具有小测量范围及因此高分辨率的距离传感器。如此，该间隔件使得能够降低上下参考引导件之间的有效测量距离，因为其不由于自身而导致测量值的变化。
[0033]以有利的方式，补偿传感器可布置在距离测量传感器的两侧上，从而沿横向的倾斜在补偿传感器的两个测量值上被平均。
[0034]在一个具体实施例中，测量机构可将一个距离测量传感器定位在测量对象的一侧上，其中，测量对象位于接触表面上、特别是辊子上。该情形中，接触表面可以设计成参考装置的与参考引导件相对的那侧的一部分。距离传感器、特别是激光三角传感器、拉绳传感器、测量传感器等可较佳地通过温度稳定的间隔件连接至参考引导件。该情形中，距离传感器测量参考引导件与接触表面之间的距离。
[0035]以有利的方式，距离传感器可相对于参考表面测量，其中，参考表面布置成使得参考表面和参考引导件之间的距离与参考引导件与接触表面的表面之间的距离相等。每个情形中，参考表面可与接触表面相邻布置。如此，当辊子用作接触表面时，能够防止用作距离传感器的测量传感器上的磨损。以有利的方式，参考引导件可附连至机器框架，其中，该参考引导件具有在其一侧上的固定安装，并具有在其另一侧上的浮动安装。
[0036]关于板材的厚度测量，该距离测量传感器可通过测量机构、为了进行横向测量借助横向单元、特别是直线轴、垂直于测量对象移动。距离测量传感器可安装在上带上，且可选地安装在下带上。横向测量的情形中，距离测量传感器可以经由直线轴垂直于板材(测量对象)同步移动。只要涉及到机械和热稳定性，对于上带和下带要求低，因为在距离测量传感器之间的距离测量过程中，能够通过补偿传感器和参考引导件补偿移动，该移动会使得测量结果不准确。
[0037]参考装置可有利地通过一个或多个校准部分来校准，校准部分具有预定厚度，其中，测量间隙以及形成在补偿传感器与参考引导件之间的补偿间隙在多个点处、特别是连续地被测量。如此，能够校准具有框架形状的参考装置。参考引导件不需要完美地定向，因为参考引导件的直立可通过校准处理来确定和免去。
[0038]一个另一有利实施例中，在每次横过之后，在所停位置，可再次检测测量间隙。如此，能够补偿距离测量传感器与补偿传感器之间的机械联接的热变化。如果使用间隔件，该间隔件由于热作用而变化，则在该步骤中还检测间隔件的膨胀。
[0039]在这点上，在以有利方式体现和实施本发明的教导有各种选项。为此，首先参考引用权利要求1的权利要求，且其次参考本发明的优选实施例的下面描述和附图。在本发明的优选实施例和附图的解释方面，本教导的其它一般优选实施例和实施方式也同样被解释，其中:
[0040]图1示出从现有技术已知的用于使用两个距离传感器来测量厚度和/或校准的基本原理，
[0041]图2示出根据本发明的装置和根据本发明的方法的一个实施例的示意图，
[0042]图3示出根据本发明的装置的另一实施例的示意图，该装置布置在O形框架中，
[0043]图4示出根据本发明的装置的另一实施例的示意图，该装置布置在O形框架中，
[0044]图5示出根据本发明的装置的另一实施例的示意图，以及
[0045]图6示出根据本发明的装置的一个实施例的示意图，该装置仅具有一个参考引导件。
[0046]图1示出从现有技术已知的通过两个距离测量传感器和传感器及校准布置的不同厚度测量和/或校准的基本原理的示意图。距离测量传感器I和2中的每个相对于测量对象的上表面或下表面进行测量。厚度通过从测量间隙dA减去每个测量读数dM1和dM2来得到。正确的厚度测量读数的基本前提是测量间隙dA，意思是两个距离测量传感器I和2之间的距离，保持恒定。这可通过距离测量传感器I和2的适当悬挂和引导来实现，然而这意味这大量的时间和在材料(高强度、温度稳定材料)和结构选择上的工作。
[0047]如果距离本身不保持恒定，而是通过补偿传感器来测量，并结合考虑厚度的计算，则这实质上更简单，更节省成本，且更精确。
[0048]图2示出根据本发明的装置和根据本发明的方法的一个实施例的示意图。两个距离测量传感器I和2分别测量到测量对象和/或校准部分3的一个表面的距离，该距离具有校准部分厚度dK。补偿传感器4连接至距离传感器1，而补偿传感器5连接至距离传感器
2。补偿传感器4相对于上参考引导件6进行测量，而补偿传感器5相对于下参考引导件7进行测量。
[0049]图2中，参考引导件(Referenzlineal，参考直尺)6和7必须具有恒定距离8，或者至少已知距离8。距离8可通过由例如Invar制成的两个圆杆而保持恒定。Invar杆是机械稳定的，并具有非常低的纵向膨胀系数，从而即使响应于温度变化，长度不变化，或者变化几乎可以忽略。
[0050]但是，图2所示的距离8可以通过两个距离传感器通过例如连续地或时不时测量参考引导件6和7之间的距离8来测量，一个距离传感器在参考引导件6和7的左侧上，而一个在右侧上。作为距离传感器，可例如使用具有足够大测量范围的激光三角传感器或拉绳传感器。但是，通过由Irwar制成的间隔件附连在上参考引导件6上并进行相对于下参考引导件7的测量的测量传感器更加实用且更精确。测量传感器的机械稳定和温度稳定的程度通过Irwar间隔件来实现，其中，测量传感器由此仅需要具有小的测量范围。由于更小的测量范围，其在原理上仅需要覆盖参考引导件的预期距离变化，这种变化例如由于机械框架的振动或热膨胀[原文如此]产生。
[0051]根据图2，dM1是上距离测量传感器I的测量读数，而是(Im2是下距离测量传感器2的测量读数。
[0052]由此，通过校准部分3的厚度dK，可在所停位置得到测量间隙dA，通过:
[0053]dA-dK+dM1+dM2
[0054]第一步骤中，通过校准部分在η个点旋转，两个补偿间隙Cliai和的值被测量并与测量间隙dA，i (i=l,...，η) —起存储。
[0055]此外，从这些值，参考所停位置的厚度dA来确定测量间隙Λ dA, i的变化(i=l,...，η)。在每次横过之后，在停放位置再次检测值dA，以补偿距离传感器与补偿传感器之间的机械联接的热变化。如果使用间隔件，该间隔件由于热作用而变化，则在该步骤中也检测间隔件的膨胀。使用值Adiu,也能够重新计算跨越整个横向宽度的测量间隙。如果忽略补偿测量间隙，则经过时间t处的测量间隙Cliu如下得到:
[0056]idAi{t)^dA{t) + AdAi
/=1
[0057]如果存在这直线引导件及其沿测量间隙方向的悬挂的变化，则该变化被直接传递至补偿传感器的信号。如此，存在着信号变化。
[0058]Δ dK1 ’ i (t) =dK1’ i (t-1) _dK1’ i (t)，
[0059]和/ 或
[0060]Δ dK2’ i (t) =dK2’ i (t-ι) _dK2’ i (t)
[0061]横过时间t。因此，在整个测量间隙宽度范围上通过如下公式计算测量间隙:
[0062]ydAi(t)^dA(t) + AdAi +AdKV(t) + AdK?i{t)
I =1
[0063]以此方式，测量间隙通过计算来保持恒定。在横过时间t期间，在点i处的测量对象的厚度d如下得到:
[0064](Ii (t) =dA，i (t) - (dM1，i (t) +(Im2, ^ (t))
[0065]图3示出根据本发明的装置另一实施例的示意图，该装置集成在O形机器框架中。该机器框架具有机床9、上带10，以及将机器床9和上带10连接至O形框架的两个支承件
11。机器框架包括简单的、具有成本效益的钢结构，其中，对于刚性或温度补偿没有采取特别的措施，例如通过使用更昂贵、更温度温度的材料。参考引导件6布置在测量对象12上面，而参考引导件7在测量对象12下面，且两者通过呈Invar轮廓形式的间隔件13和14彼此刚性连接。参考引导件6和7与两个间隔件13和14 一起形成参考装置，该参考装置具有框架的形状。
[0066]由于参考引导件6和7之间经由间隔件13和14刚性连接，该构造防止或至少显著地最小化由于z方向温度变化导致的纵向膨胀。图3中的参考引导件6和7在该情形中不需要包括具有低纵向膨胀系数的材料，因为参考引导件6和7的沿X方向的纵向膨胀不纳入测量对象12的厚度计算。但是，为了在参考引导件6和7中没有由于纵向膨胀而产生的机械张力，机械张力可潜在地导致参考引导件6和7的弯曲或扭转并因此导致测量读数不准确，参考引导件6和7在一侧固定安装，以及在另一侧浮动安装。固定安装通过间隔件13中的支承销15来实施，其中，支承销15位于机械框架的支承件11上的U形安装件16 —U形轮廓一中。由此，防止参考装置沿X方向的移动，同时能围绕y轴线旋转。在参考装置的另一侧上，间隔件14以允许沿X方向移动的方式通过位于平坦表面18上的滚动轴承17安装。由于该结构，机器框架的可能潜在出现的张力、振动或纵向膨胀不传递至参考引导件6和7。由此，具有框架形状的参考装置的几何形状不会由于温度而变化，只要沿X方向的纵向变化不改变参考引导件之间沿z方向的距离。虽然纵向变化可能在X方向上发生，这不对厚度测量有决定性影响。
[0067]图3中，补偿传感器4和5布置在横向梁上，距离测量传感器I和2相对于彼此固定，并相对于参考引导件6和7进行测量。横向梁具有上带10和功能上分配于机器床9的下带。为使横向梁的倾斜不对测量读数产生影响，补偿传感器4和5与距离测量传感器I和2沿z轴线齐平定向，意味着每个测量传感器和补偿传感器的测量点位于与z轴线平行并与横向X大致成直角的轴线内。
[0068]图4示出根据本发明的另一实施例的示意图，布置在O形框架中。根据图4的实施例，两个参考引导件6和7如图3所示的实施例中通过温度稳定的间隔件刚性连接。与图3的实施例相反，仅上参考引导件6连接至机器框架。参考引导件6至机器框架的附连设计成使得一侧安装成围绕支承销15旋转，而另一侧通过滚动轴承17以允许运动的方式来安装。下参考引导件7经由间隔件13和14从上参考引导件6悬下。为了防止沿y方向移动，两个参考引导件6和7通过球轴承以使得参考引导件6和7通过弹簧(图4中未示出)压靠另一侧上的球轴承的方式来安装。由此，实现沿y方向的稳定引导，而不阻碍沿X方向或者z方向的移动。
[0069]为了测量厚度目的，图5示出根据本发明的装置的另一实施例的示意图。在图5的实施例中，两个参考引导件6和7不通过温度稳定的间隔件彼此连接，而是直接安装在机器框架上。在参考引导件6和7中的每个的一侧上的可围绕y轴线旋转的固定安装19具有支承销，而参考引导件6和7的另一侧通过可沿X方向移动的滚动轴承20来实现。因为在该结构中，源自振动或热膨胀的机器框架的移动直接被传递到参考引导件6和7，参考引导件6和7之间的距离须被测量。这通过作为距离传感器的两个测量传感器21来实现，它们经由由Irwar制成的间隔件22连接至上参考引导件6。测量传感器21通过接触下参考引导件7来测量距离变化。图5的实施例中，两个补偿传感器4和/或5用在距离测量传感器I和2的两侧上。因为在结构上不可能具有如图3的实施例中那样的齐平布置，两个补偿传感器4用于距离测量传感器I的左侧和右侧，且两个补偿传感器5由此用于距离传感器2的左侧和右侧。由此，通过补偿传感器4和/或5的两个测量值来平均沿X方向的倾斜。
[0070]图6示出根据本发明的一个实施例的装置的示意图，该装置仅具有一个参考引导件6。参考引导件6在其一侧上通过固定安装19附连在机器框架上，其可通过支承销围绕y轴线旋转。另一侧上，参考引导件6通过滚动轴承20以允许沿X方向移动的方式附连至机器框架。
[0071]图6的实施例中，仅使用布置在测量对象23上方的一个距离传感器来进行厚度测量。距离测量传感器I进行相对于测量对象23、例如的成卷材料(钢、铝等)或者塑料或者橡胶板材的表面的测量。测量对象23接触例如辊子24的已知表面代表测量对象23的下侧。
[0072]距离测量传感器I可以是激光三角传感器。激光三角传感器的优点在于能够通过传感器实现测量对象23与距离测量传感器I之间的相对大距离。由此，距离测量传感器I保护测量对象23的潜在凸起或上翘，这可能由于过程故障而损坏距离测量传感器I。上翘可例如在带的起始或末尾处钢材或铝的卷制过程中发生。如果距离测量传感器I靠近测量对象23定位，则可能被该上翘损坏。
[0073]因为距离测量传感器I经由机器框架的上带10引导，机器框架的移动被直接传递至测量读数。通过补偿传感器4，进行相对于参考引导件6的测量，参考引导件6同样连接至机器框架。为使机器框架的移动不对测量产生影响，参考引导件6至辊子表面的距离被测量。这可例如使用测量传感器21来执行。因为辊子24转动，且因为测量传感器21上的快速磨损，抵靠辊子表面的直接测量是不现实的，将两个参考表面25抵靠辊子24的左右两侧来进行测量。参考表面25以使得其沿z方向到参考引导件6的距离等于辊子的表面到参考引导件的距离的方式来布置，这意味着参考表面和辊子表面的各表面布置成彼此齐平。
[0074]因为用于辊子24、辊子24的轴承支承件26以及参考表面26的材料具有相同的纵向膨胀系数，所以没有由于温度变化而发生沿z方向的相对纵向变化。除了使用参考表面和测量传感器，也可通过无接触传感器，例如在辊子24的测量对象23不覆盖辊子24的边缘上来直接进行相对于辊子表面的测量。
[0075]关于本发明的装置的其它有利实施例，为了避免对说明书的总体部分和所附的权利要求书的重复，在此进行参考。
[0076]最后，在上述的本发明的装置的示例性实施例仅用于所要求的教导的解释，但该教导不限于这些示例性实施例的事实下，进行明确参考。
[0077]附图标记列表
[0078]I距离测量传感器
[0079]2距离测量传感器
[0080]3校准部分
[0081]4补偿传感器
[0082]5补偿传感器
[0083]6参考引导件
[0084]7参考引导件
[0085]8参考引导件之间的距离
[0086]9机床
[0087]10上带
[0088]11支承件
[0089]12测量对象
[0090]13间隔件(Abstandshalter)
[0091]14间隔件
[0092]15支承销
[0093]16支承U轮廓
[0094]17滚动轴承[0095]18平坦表面
[0096]19可围绕y轴线旋转的支承销
[0097]20可沿X方向移动的滚动轴承
[0098]21测量传感器
[0099]22间隔件[0100]23测量对象
[0101]24辊子
[0102]25参考表面
[0103]26轴承支承件
[0104]dA测量间隙
[0105]dM1测量值
[0106](Im2测量值
[0107]dK校准部分厚度
[0108]dK1补偿间隙
[0109]dK2补偿间隙
【权利要求】
1.一种通过附连在机器框架上的测量机构测量在测量间隙(dA)中的测量对象(12，23)的厚度的装置，所述测量对象较佳地具有板或货运货物的形状， 所述测量机构具有朝向测量对象(12，23)定向的一个或多个距离测量传感器(1，2)，其特征在于，联接至距离测量传感器(1，2)的至少一个补偿传感器(4，5)测量至参考弓丨导件(6，7)的距离，以检测和补偿测量间隙(dA)的变化， 所述参考引导件(6，7)设计为参考装置的一侧，所述参考装置集成入所述测量机构，并具有框架形状，以及 所述参考装置设计成在厚度测量过程中，所述参考引导件(6，7)与所述参考装置的和所述参考引导件(6，7)相对的侧之间的距离是已知的。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述参考装置大致设计成矩形。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述补偿传感器(4，5)设计成电容式传感器。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述补偿传感器(4，5)设计成涡电流传感器。
5.如权利要求1-4中的一项所述的装置，其特征在于，所述测量机构构造成使得距离测量传感器(1，2)通过所述测量机构朝向测量对象的两侧定向。 其中，在所述测量对象(12，23)的两侧上，补偿传感器(4，5)联接至距离测量传感器(1，2)，以及 其中，参考装置的在测量对象的两侧上的相对两侧设计为补偿传感器(4，5)的参考引导件(6，7) ο
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述参考装置具有由温度稳定的材料、特别是由Kovar、Zerodur (注册商标)等构成的间隔件(13，14),其中，所述间隔件(13，14)使所述参考引导件(6，7)彼此刚性连接。
7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述参考装置经由第一间隔件(13)固定安装到所述机器框架上，以及经由第二间隔件(14)浮动安装到所述机器框架上。
8.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述参考装置经由两个所述参考引导件(6，7)中的一个附连至所述机器框架，其中，所述参考引导件(6，7)在其一侧固定安装，并在其另一侧浮动安装。
9.如权利要求1-8中的一项所述的装置，其特征在于，所述补偿传感器(4，5)以使得补偿传感器(4，5)和距离测量传感器(1，2)的测量点位于测量轴线上的方式布置在所述距离传感器(1, 2)上。
10.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述参考装置经由两个参考引导件(6，7)附连至所述机器框架，其中，所述参考引导件(6，7)在一侧固定安装并在另一侧浮动安装，且距离传感器、特别是测量传感器(21)测量两个参考引导件(6，7)之间的距离。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，补偿传感器(4，5)布置在所述距离传感器(1,2)的各侧上。
12.如权利要求1-4中的一项所述的装置，其特征在于，所述测量机构朝向所述测量对象(12，23)的两侧定向所述距离测量传感器(1)。 其中，所述测量对象(12，23)位于接触表面上、特别是辊子(24)上，其中，所述接触表面设计成所述参考装置的与所述参考引导件(6)相对的侧的一部分， 其中，距离传感器、特别是激光三角传感器、拉绳传感器、测量传感器(21)等能较佳地通过温度稳定的间隔件(13，14)连接至所述参考引导件(6)，以及 其中，所述距离传感器测量所述参考引导件(6)和所述接触表面之间的距离。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述距离传感器相对于参考表面(25)进行测量，其中，所述参考表面(25)设置成使得所述参考表面(25)与所述参考引导件(6)之间的距离等于所述参考引导件(6)与所述接触表面的表面之间的距离。
14.如权利要求12或13中的一项所述的装置，其特征在于，所述参考引导件(6)附连至所述机器框架，其中，所述参考引导件(6)在其一侧固定安装，并在其另一侧浮动安装。
15.一种特别是使用如权利要求1至14中一项所述的装置测量在测量间隙(dA)中的测量对象(12，23)的厚度的方法，所述测量对象(12，23)较佳地具有板或货运货物的形状， 其中，测量机构附连至机器框架，以及 为了测量厚度，一个或多个距离测量传感器(1，2)朝向测量对象(12，23)定向， 其特征在于，通过联接至距离测量传感器(1，2)的至少一个补偿传感器(4，5)来测量至参考引导件(6，7)的距离， 使用补偿传感器(4，5)与参考引导件(6，7)之间的被测距离来检测和补偿所述测量间隙(dA)的变化， 所述参考引导件(6，7)构成参考装置的一侧，所述参考装置集成入所述测量机构并具有框架形状，以及 在厚度测量过程中，所述参考引导件(6，7)与所述参考装置的和所述参考引导件(6，7)相对的侧之间的距离保持恒定或被测量。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述距离测量传感器(1，2)通过所述测量机构、通过用于横向测量的横向单元、特别是直线轴垂直于所述测量对象(12，23)移动。
17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，使用具有预定厚度的校准部分(3)来校准所述参考装置，其中，在多个点处、特别是以连续方式测量在所述补偿传感器(4，5)与所述参考引导件(6，7)之间构成的补偿间隙(dK1，dK2)和测量间隙(dA)。
18.如权利要求15-17中的一项所述的装置，其特征在于，在每次横过之后，在停止位置再次检测所述测量间隙(dA)。
【文档编号】G01B21/08GK103492831SQ201280018020
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年3月27日 优先权日:2011年4月15日
【发明者】A·松他格, G·基施纳, H·菲尔迈耶, F·浩切威马 申请人:微-埃普西龙测量技术有限两合公司