185306. lajstromszámú szabadalom • Berendezés mozgó anyag felületi minőségének érintkezésmentes meghatározására
1 185 306 2 optikai heterodyn egységbe, 20 fényérzékelő kimenetén 2V Af — f■ — sina c frekvenciájú villamos jelet kelt, ahol Áfa. heterodyn frekvencia, / a lézer frekvenciája, V a 30 forgó henger kerületi sebessége és c a fénysebesség, míg a a 32 mérési pont szöghelyzete a beeső fénynyalábhoz viszonyítva. Ennek a villamos jelnek az amplitúdója a 31 felület reflexióképességére valamint a beeső fénynyalábhoz viszonyított helyzetére a 32 mérési pontban jellemző. Amennyiben a 31 felület reflexiós koefficiense állandó - az esetek többségében állandónak tekinthető -, a 20 fényérzékelő kimenetén megjelenő jel amplitúdómodulációját kizárólag a 31 felület egyenetlensége, kerületi és sugárirányú tagoltsága okozza. A 30 forgó henger lassú, a forgástengely irányába eső, alternáló mozgást is végez. így a 32 mérési ponttal letapogatható a teljes 31 felület, és a 20 fényérzékelő kimenetén megjelenő villamos jel analízisével a teljes 31 felület kívánt jellemzői meghatározhatók. A találmány szerinti berendezés működése a kövekező. A 10 optikai heterodyn egységben a 11 koherens fényforrással előállított fénynyaláb egyik része eredeti irányában továbbhaladva a 31 felület 32 mérési pontjára, míg R másik része a 20 fényérzékelő - előnyösen fotodióda - felületére jut. A 32 mérési pont a 13 optikai leképező elem fókuszpontja. A fókuszpontban a fényfolt átmérője alapvetően meghatározza a berendezés felbontását. A 13 optikai leképező elem a 31 felülethez képest mechanikusan állítható, hogy a lehető legjobb mérési feltételeket lehessen beállítani. Abban az esetben, ha 50 mm fókusztávolságú lencsét és 2 mm nyalábátmérőjü He-Ne lézert alkalmazunk, akkor a fényfolt átmérője mintegy 15 lehet. Ez az érték a legtöbb papír felületvizsgálatához elegendő. A 32 mérési pontban szórt fény egy része a 13 optikai leképező elemen és a 12 nyalábosztón keresztül a 11 koherens fényforrás kicsatoló elemére, például lézertükörre jut, amelyen reflektálódva, a 12 nyalábosztóra vetül, ahonnan E része a 20 fényérzékelőre jut. Az ily módon a 20 fényérzékelő felületére jutó szórt fény egy része - amely fázisban koherens - a direkt lézerfénnyel interferál. A 20 fényérzékelő kimenetén így Af frekvenciájú, és megfelelő U amplitúdójú villamos jel jelenik meg, amelynek valószínűségi jellemzőit a 40 jelfeldolgozó egység segítségével határozzuk meg. A 20 fényérzékelő által szolgáltatott villamos váltakozó feszültséget kis zajú 41 előerősítő felerősíti. Mivel a 20 fényérzékelő állal szolgáltatott hasznos jelfeszültséj» az esetek többségében összemérhető a zajjal, a jel-zaj viszony javítása céljából 42 szelektív erősítőre van szükség, amely csak a heterodyn frekvencia előnyösen néhány MHz-es környezetében engedi és erősíti tovább a jelet. A 42 szelektív erősítő kimenete 43 szabályozott erősítésű erősítő jel-bemenetéhez van kapcsolva. A 43 szabályozott erősítésű erősítő kimenetén megfelelő U, jel átlagértéke, hosszú időre nézve állandó, és független a bemenetén lévő jel nagyságától. Ezt úgy valósítjuk meg, hogy az U, jelet 44 egyenirányítóval egyenirányítjuk, majd az átlagértékét 45 integrátorral képezzük, amelynek integrálási időállandóját megfelelően nagyra választottuk. A 45 integrátor kimenete 46 hibajelerősítő egyik bemenetéhez csatlakozik, míg a másik bemenetére Ur nagyságú állandó egyenfeszültség van kapcsolva. Amennyiben a 45 integrátor kimenő feszültsége az Ur feszültségtől eltér, a 46 hibajelerősítő kimenő feszültsége mint beavatkozó jel, a 43 változtatható erősítésű erősítő erősítését megfelelően szabályozza. Az U, feszültség 47 komparátor egyik bemenetére van kapcsolva, míg másik bemenetére változtatható Uk egyenfeszültséget vezetjük. Uk szint értékét célszerű úgy beállítani, hogy abszolút értéke megegyezzen az Ua feszültség átlagértékével. Amikor az U, feszültség értéke túllépi az Uk szintet, a 47 komparátor kimenetén trigger impulzus jelenik meg változtatható billenési idejű 48 monostabil multivibrátor számára. A 48 monostabil multivibrátor időben újra indítható, és a T billenési idő egyben a felbontási idő is. Az optikai felbontást a fókuszfolt mérete szabja meg, és ez kalibrállan nehezen változtatható, sokkal egyszerűbb, ha elektronikusan változtatjuk meg a felbontást. A méretfelbontásra végül is a VTcosa + d mennyiség lesz jellemző. A 48 monostabil multivibrátor kimenete azonos amplitúdójú, de különböző szélességű l/, impulzusokat szolgáltat 49 időmérő, előnyösen sokcsatornás analizátor számára, amelyet időanalízis üzemmódban használunk. Az Up impulzusoknak a szélességét mérjük és 50 egységben tároljuk. A mérési eredmény közvetlenül a keresett eloszlásfüggvény, amelyből a felület-jellemzők matematikai módszerekkel könnyen elöállilhátók. A 3. ábrán látható egy példa az U, feszültség amplitúdó eloszlására, és az U, feszültségből előállított U impulzusokra. Amennyiben az 1. ábrán látható 30 forgó henger helyét papírgyártás-technológiai vagy nyomdaipari gép hengerével helyettesítjük, és a 49 időmérő egységet kiegészítjük on-line kiértékelő 50 egységgel, mellyel a mérés alatt folyamatosan előállítjuk a papírfelületre jellemző értékeket vagy az ebből származtatható Fogra-K AM mérőszámot, akkor lehetőség van gyártás vagy felhasználás közbeni folyamatos, érintkezésmentes kompresszibilizált információt nyújtó felületminőség- mérésre és -elienőrzésre, és ennek alapján az ipari berendezés esetleges szabályozására. Szabadalmi igénypontok 1. Berendezés mozgó anyag felületi minőségének érintkezésmentes meghatározására, amelynek optikai heterodyn egysége, fényérzékelője és a fényérzékelővel összekapcsolt jelfeldolgozó egysége van, azzal jellemezve, hogy a fényérzékelő (20) a jelfeldolgozó egységben (40) előerősítőre (41) csatlakozik, és ezen, továbbá szükség szerint változtatható erősítésű erősítőn (43) keresztül szelektív erősítőre (42) van vezetve, továbbá a változtatható erősítésű erősítő (43) kimenetéhez komparátoron (47) és mono5 10 15 2C 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
