[发明专利]扫描器皮带负载和拉伸补偿控制系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种扫描器测量系统，用于确定连续薄片材料在生产期间的参数，并且更具体地，涉及一种用于维持双扫描器组件的对准以实现准确测量轮廓的技术。

背景技术

为了检测“在线”、即在其操作时薄片制作机器上薄片的特性，已经开发了各种传感器系统。用于连续扁平薄片生产过程的传感器通常采用具有在制造期间横穿或扫描薄片材料的行进卷材的在线传感器的单一或双面封装。利用双扫描器，头或组件被固定到扫描器框架系统的梁，其跨越薄片的两侧，具有允许传感器在横向方向上(即在垂直于薄片行进方向的方向上)一致地移动的线性导轨。根据薄片制作的操作，横向方向的距离可变动达大约12米或更多。例如在纸张制作工艺中，在线传感器检测在制造期间的变量，诸如基本重量、湿气含量，以及薄片的卡钳(caliper)。过程扫描系统依赖上和下传感器组件的对准来实现准确测量轮廓。存在对监控上、下头对准的有效系统的需要。控制对准在高扫描速度下尤其关键，其中增加的加速度负载被置于驱动系统上，其将另外增加对准误差到不可接受的水平。

发明内容

用于双扫描系统的上和下传感器头组件的移动，通常通过连接到共驱动轴系统的分开的皮带系统独立驱动。如果两个皮带系统被同等地拉张并且来自两个传感器头组件的质量和摩擦力相等，那么上和下组件两者将以维持相对位置的同步方式跨越过薄片。但是，质量、摩擦力，和/或皮带张力上的差异将表现为上和下传感器头组件超前/延迟偏移，其可以引起传感器读数的误差。超前/延迟偏移或未对准的大小还可以横跨扫描的宽度而变化。例如，在加速下，较高质量组件将在一个皮带中引起比另一个更多的拉伸，而在横穿的恒速阶段期间，负载变得更平均并且将减小超前/延迟误差。

利用本发明，在双扫描系统中安装由上到下组件模拟位置传感器，以测量对准偏移。来自这些传感器的信号用作控制系统中的有效误差信号。本发明部分地基于认识到对于扫描器条件的给定组的对准误差轮廓(profile)是可重复的，从而允许致动器控制器预测或预知在每次扫描组件到达给定位置之前误差信号将是什么。这考虑到基于误差轮廓和致动器带宽来计算优化的误差校正，而不用关于反馈环速度、超调以及不稳定的控制震荡的考虑。通过误差轮廓驱动的致动系统可以通过如下对于对准偏移校正：(i)诸如通过偏移上和下皮带系统的驱动滑轮来有效改变皮带张力，或者(ii)操纵传感器头组件相对于驱动皮带系统的位置。后面的程序不会影响皮带的张力，但需要移动一个或两个传感器头组件的不同致动器机构。

在操作中，当双传感器头沿横向或扫描方向来回扫描时，从头对头位置传感器获得的误差信号被馈送到控制器，其计算在相同方向上的下一次扫描中使用的致动器误差轮廓。(优选地使用不同误差轮廓用于正向和反向扫描)。该致动器系统可以包括线性螺杆致动器，其被附着到用于张力控制的皮带张力器中的一个。这些张力致动器优选地以180度转动被定位在位于支撑梁末端的滑轮的周围。由于误差轮廓相对迟缓的性质，螺杆类型的致动器将足够用于大部分误差轮廓的校正。另外的益处将是实施自动皮带张力调整以及安全锁定到位(lock in place)失效模式。替代地，为了操纵一个或两个传感器头组件，诸如螺杆或音圈系统之类的线性致动器可以被插入在耦合之间，其连接头传感器组件，对应的皮带系统。这些头移动致动器优选地被定位在皮带与托架之间的连接处用于直接位置控制。

因此，在一个方面中，本发明针对一种用于控制扫描系统的移动的系统，其具有限定适合于容纳连续卷材的测量间隙的双安装头，连续卷材具有第一侧和第二侧并且在下游方向上行进，该系统包括：

(a)沿第一方向延伸的第一细长构件，其中第一细长构件支撑邻近卷材的第一侧设置的第一可移动安装头，第一安装头包括面对卷材第一侧的第一操作表面；

(b)用于驱动第一可移动安装头的装置；

(c)沿平行于第一方向的第二方向延伸的第二细长构件，其中第二细长构件支撑邻近卷材第二侧设置的第二可移动安装头，第二安装头包括面对卷材第二侧的第二操作表面，其中第一操作表面和第二操作表面限定连续卷材通过其行进的测量间隙，并且其中测量间隙具有卷材入口端和在卷材入口端下游的卷材出口端，并且其中第一可移动托架的移动与第二可移动安装头的移动同步；

(d)用于驱动第二可移动安装头的装置；

(e)对准误差生成装置，用于在第一和第二可移动头沿着平移轴线来回扫描时，生成表示第一和第二可移动头之间的对准差异的误差信号；以及

(f)致动器装置，用于调节第一可移动安装头和/或第二可移动安装头的相对位置，其中通过误差信号控制致动器装置。