[發(fā)明專利]用于確定條狀物的溫度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710711080.5
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107764400B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: N·格爾肯;H·博爾特;H·西科拉
• 申請（專利權(quán)）人: 斯考拉股份公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 呂晨芳

本發(fā)明涉及一種用于確定條狀物的溫度的方法，其特征在于下列步驟：在條狀物的縱軸方向上沿著溫度已知的背景輻射體輸送所述條狀物；在輸送期間，借助位置分辨的熱成像傳感器在背景輻射體前方拍攝所述條狀物，形成在熱成像傳感器的測量值區(qū)域上的積分，該測量值區(qū)域在任何時間都對位于所述背景輻射體前方的條狀物區(qū)段完全地進(jìn)行檢測，由所形成的積分與參考值的比較得出所述條狀物的溫度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于確定條狀物、例如玻璃纖維或者絲線的溫度的方法。例如玻璃纖維在拉絲塔中制成，所述拉絲塔完全可以具有大于30米的高度。在那里，玻璃纖維以接近3000m/min的速度由被加熱到熔化溫度的、具有大約100到250mm直徑的預(yù)成型件被拉出。玻璃纖維自身(如果它要例如用于當(dāng)今的數(shù)據(jù)傳輸線路)典型地具有在125μm的范圍內(nèi)的直徑，該直徑必須以在納米范圍內(nèi)的精度來制造。

背景技術(shù)

在此，玻璃纖維在拉絲塔的加熱區(qū)域中的拉出溫度是至關(guān)重要的。對預(yù)成型件溫度的調(diào)節(jié)應(yīng)該盡可能如此進(jìn)行，使得在變化的拉出速度下，在啟動過程中就已經(jīng)達(dá)到玻璃纖維的精確的直徑，以使次品最少化。在拉絲塔的下部區(qū)域中，玻璃纖維穿過冷卻段，在該冷卻段中，玻璃纖維被冷卻到盡可能恒定的低的溫度，該溫度例如為70℃。這樣的冷卻段經(jīng)常用極其昂貴的氦運(yùn)行，從而要避免不必要的冷卻，以便不在非必要的情況下提高拉絲塔設(shè)備的運(yùn)行成本。也是由于這個原因，精確地了解玻璃纖維的溫度是重要的。此外，玻璃纖維通常接著冷卻段設(shè)有涂層。對于該涂層，玻璃纖維恒定的溫度是前提條件，以便使在這方面窄公差的涂層的厚度和同心度的波動最小化。當(dāng)玻璃纖維的溫度與涂層的最優(yōu)溫度特性不對應(yīng)時，還可能由于滴漏效應(yīng)在拉絲塔中形成結(jié)節(jié)和頸縮。

曾有過這樣失敗的嘗試：借助熱成像攝像機(jī)來確定這種運(yùn)動的條狀物、如玻璃纖維或者絲線的溫度。在此，借助光學(xué)器件對焦地將要測量的條狀物映射到熱成像攝像機(jī)上。然后，由熱成像攝像機(jī)所檢測的測量值的最大值來確定溫度。然而，該方法在實踐中沒有被證明為可靠的。一個關(guān)鍵的問題在于，相對于熱成像攝像機(jī)的像素的時間常數(shù)，要測量的條狀物快速的運(yùn)動。例如在用于制造玻璃纖維的拉絲塔中，不可避免地會導(dǎo)致沿著其縱軸線輸送的玻璃纖維的高頻振動。例如，直徑為125μm的玻璃纖維在拉絲塔中既橫向于測量平面又縱向于測量平面完全以1毫米的幅度擺動。常用的熱成像傳感器的典型的熱時間常數(shù)在10毫秒的范圍中。在生產(chǎn)期間的其他運(yùn)動或者相對于成像的熱成像攝像機(jī)的非正交的定向也會導(dǎo)致測量誤差。此外，在制造期間，例如由預(yù)制件可能沒有完全豎直豎立引起的纖維從中部緩慢的游移會導(dǎo)致條狀物的失焦。根據(jù)玻璃纖維制造商，這雖然會被識別，但從一定的程度開始才會被校正。

特別成問題的是在要測量的條狀物中闡明的困難，所述條狀物的溫度信號僅稍微高于背景的溫度信號。這例如發(fā)生在玻璃纖維由石英玻璃制成的情況下，所述玻璃纖維在對于熱成像攝像機(jī)通常所感興趣的從大約7到14μm的紅外波長范圍中，發(fā)出幾乎如黑體所發(fā)出的熱輻射(輻射率e＝0.95)一樣的熱輻射。另一問題在于，要測量的條狀物、例如金屬絲或者玻璃纖維的尺寸小于由熱成像攝像機(jī)和光學(xué)器件組成的成像系統(tǒng)的光學(xué)分辨率。

所有這些問題導(dǎo)致：在目前，所述類型的用熱成像傳感器對條狀物的非接觸式的溫度測量無法以足夠更精確的并且更可靠的方式實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，從所述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提供一種開頭所述類型的方法，借助該方法，可以以更精確的并且更可靠的方式測量條狀物、例如絲線和玻璃纖維的溫度。

本發(fā)明通過本發(fā)明的主題來實現(xiàn)該目的。本發(fā)明通過用于確定條狀物的溫度的方法來實現(xiàn)所述目的，該方法的特征在于下列步驟：

-在條狀物的縱軸線方向上沿著已知溫度的背景輻射體輸送所述條狀物，

-在輸送期間，借助位置分辨的熱成像傳感器在背景輻射體前方拍攝所述條狀物，

-形成在熱成像傳感器的測量值區(qū)域上的積分，該測量值區(qū)域在任何時間都對位于所述背景輻射體前方的條狀物區(qū)段進(jìn)行完全的檢測，