[发明专利]用于对测量对象的厚度进行测量的装置和方法

说明书

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。

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。

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。

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1和2来测定，其中两个距离测量传感器1和2彼此的距离–测量间隙d_A–通过具有预定厚度d_K(校准部分的厚度)的校准部分3来检测，根据

d_A=d_M1+d_M2+d_K

以及在例行操作中，从测量间隙d_A减去两个测量值d_M1和d_M2之和：

d=d_A-(d_M1+d_M2)

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d_A及因此测量结果d。

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。

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1-2m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℃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1m距离变化的情形下，距离测量传感器之间的距离变化160μm。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。

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。

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。