本发明涉及一种用于测量筒状物体的直径和/或直径的几何形状的方法，筒状物体具有纵向轴线和筒状外壳。本发明还涉及测量系统以及测量系统的用途。
背景技术：
现行的测量系统和方法的缺点是：筒状物体例如干燥机圆筒或者造纸机或纸板机的辊子，应被移动到另一位置以便采取所需的维护措施，诸如磨削筒状物体的表面。圆筒或辊子应与造纸机或纸板机脱离并应将其例如运送至辊子磨床。这是耗时的并且浪费资源。此外，圆筒或辊子处于与工作期间不同的温度。因此，圆筒或辊子的直径或几何形状在不同的条件下可能是不同的，这导致如下事实：以使得结果在处于工作条件下的造纸机或纸板机上也是可接受的方式来磨削是非常具有挑战性的。
在工作条件下进行测量也是已知的，但是那些测量通常基于用卷尺测量。这种测量可能是错误的或不精确的，并且通常仅有筒状物体的端部区域被测量而遗留不受注意的该物体的中部。由于测量误差，维护可能产生高成本。
为了在工作条件下获得更精确的测量结果，已经开发了一些测量方法。在这些方法中，待测量的筒状物体与测量装置接触。与筒状物体的接触引起增加测量的不精确度的问题，因而上述方法的益处是可疑的。
此外，还有非接触式方法。它们通常基于多个传感器，多个传感器在现场条件下的功能整合是复杂的、不精确的并且非常有挑战性的。
技术实现要素：
本发明的目的是开发一种使用精确测量系统的方法，该精确测量系统可以在正常工作条件和正常工作位置中应用。因此，在本发明的方法中考虑了所有这些在正常工作条件下存在的热膨胀、弹性变形以及振动。然而，正常工作条件和正常工作位置，即，现场条件是最具挑战性的条件，因此，本发明自然可以应用于可能要求较低的其它条件。
本发明的方法的特征在于，该方法包括：
-沿着纵向轴线方向以非接触的方式测量在特定点处筒状外壳在特定时刻的瞬时圆周速度或者筒状外壳的圆周旋转的距离；
-在测量特定时刻的瞬时圆周速度或者筒状外壳的圆周旋转的距离的同时测量筒状外壳的转数或者筒状外壳的旋转角度；以及
-计算在沿着纵向轴线方向上的特定点处的筒状外壳的直径和/或筒状外壳的直径的几何形状。
本发明的方法可以应用于例如干燥机圆筒以及造纸机和纸板机的辊子。此外，本发明的方法还可以应用于旋转窑的滚圈及其外壳或直径变化。更具体地，本发明的方法可以用于评估在筒状外壳的表面上的变形并且根据这个评估可以评定对磨削的需求。
筒状物体在本文中指的是具有纵向轴线和围绕其对称的筒状外壳的物体，即，在筒状物体的横截面中，纵向轴线处于外壳的圆形横截面的中间。这些物体例如是干燥机圆筒以及造纸机和纸板机的辊子。然而，本发明的方法可以应用于任何旋转的筒状物体。
术语“在现场”在本文中是指操作发生在筒状物体的正常工作现场，即，不用将筒状物体从其正常工作位置移动到任何地方。
该方法可用于确定筒状外壳的横截面几何形状。例如，可以通过这种方法确定由隆起、离心力或热膨胀引起的直径变化。该方法包括：沿着纵向轴线方向以非接触的方式在特定点处测量筒状外壳在特定时刻的瞬时圆周速度或者筒状外壳的圆周旋转的距离；在测量特定时刻的瞬时圆周速度或者筒状外壳的圆周旋转的距离的同时测量筒状外壳的转数或者筒状外壳的旋转角度；以及计算筒状物体的直径和/或筒状物体的几何形状。上述测量可以在现场进行。
以非接触的方式测量筒状外壳在特定时刻的瞬时圆周速度或筒状外壳的圆周旋转的距离。对于这种测量，测量系统基于激光或可见光的速度计是合适的装置。然而，测量装置可以是不同的，但是它必须能够测量上述参数。
测量沿着纵向轴线的方向在特定点处进行。换言之，测量装置在单次测量期间是静止的，使得仅从一个特定位置测量特定时刻的瞬时圆周速度或筒状外壳的圆周旋转的距离。沿着纵向轴线的方向在若干特定点处重复测量以获得关于外壳整个圆周上的直径和/或几何形状的信息。测量也可以同时进行，即，可以沿着纵向轴线的方向在不同特定点处同时进行若干测量。
在测量特定时刻的瞬时圆周速度或者筒状外壳的圆周旋转的距离同时，测量筒状外壳的转数或筒状外壳的旋转角度。在测量中可以使用触发传感器、倾角计、脉冲换能器等。本发明的一个益处是可以改变旋转速度而不会在测量中引起任何麻烦。旋转角度的测量使得可以将测量结果同步到相同的角度中，因而可以在不考虑旋转速度的变化的情况下实现精确的结果。上述两种测量应以高频率执行。
在测量之后，通过使用例如以下公式来计算筒状物体的直径和/或筒状物体的几何形状。
或其中
D＝筒状物体的直径；
L＝筒状外壳旋转的距离；
nrev＝筒状外壳旋转的转数；
v＝在特定时刻t的瞬时圆周速度；
t＝时间
其中
D＝筒状物体的直径；
vaverage＝平均瞬时圆周速度；
ωaverage＝平均角速度
如果通过给出脉冲作为输出的传感器进行测量，则计算圆周的长度的另一种方式是可用的。可以通过过零点或电平交叉技术分析脉冲。该分析直接给出在一定周期内，例如一百转的周期内的传感器的脉冲数。可以通过将脉冲数除以转数来计算每旋转一次的脉冲数。由于传感器的频率已知，所以可以直接计算出圆周的长度。通过进一步的信号处理可以提高测量的精度。
除了筒状物体的直径之外，还可以确定筒状物体的圆周的几何形状。通过分析瞬时圆周速度的变化，可以分析外壳的局部变形。尽管旋转速度恒定，但筒状外壳表面上的凹陷会减小圆周速度。对于一个凸起会增加圆周速度。因此，可以检测局部几何形状。
具体实施方式
造纸机的杨克(Yankee)圆筒由于圆筒的外壳的不平顺而需要维护。为了评定对磨削的需求，将测量系统安装在杨克圆筒旁边，即，杨克圆筒保持在其正常工作位置并且测量在现场进行。转速可以是正常的工艺速度。
测量系统包括激光测速仪和触发传感器。通过激光测速仪以非接触的方式测量在特定时刻或角速度下的瞬时圆周速度。筒状外壳的表面之间的距离可以例如是250至350mm。激光测速仪可以是使用激光多普勒原理来评估从运动物体散射回来的激光光线的速度计。筒状外壳的转数或筒状外壳的旋转角度由触发传感器测量。
首先，在维护之前完成测量以获取关于筒状外壳的直径或几何形状的信息。根据那些结果，策划杨克圆筒的外壳的磨削工艺。测量也可以在维护期间进行。在维护之后，使圆筒以正常工作速度旋转，并且沿着圆筒的纵向轴线的方向在不同位置处重复测量，以便确保一切准备就绪。