ES2828530T3

ES2828530T3 - Procedimiento para determinar los rasgos característicos de un tejido

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Publication number: ES2828530T3
Application number: ES14733014T
Authority: ES
Inventors: Daniel H Sze
Original assignee: GPCP IP Holdings LLC
Current assignee: GPCP IP Holdings LLC
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2021-05-26
Anticipated expiration: 2034-05-21
Also published as: AU2014349185A1; JP2016538438A; CA2927463A1; CA3087882C; JP6826162B2; CA2927463C; JP2022009479A; HK1223662A1; BR112016008105B1; CN105723029B; JP2020190069A; JP2020190071A; JP7217728B2; JP2018135630A; BR112016008105A2; WO2015073061A1; JP6554207B2; JP6347074B2; JP2020190070A; CA3087879C

Abstract

Un procedimiento para determinar los rasgos característicos de un tejido (48, 312), el procedimiento que comprende: formar una representación de una porción de una superficie del tejido, la representación que muestra las ubicaciones y los tamaños de los nudos (206, 208) y los bolsillos (210) en la superficie del tejido (48, 312); generar una imagen (600) de la porción de la superficie del tejido (48, 312) a partir de la representación; visualizar al menos una porción de la imagen (600) en una pantalla asociada con un ordenador que tiene un procesador; el procedimiento que se caracteriza por dibujar un contorno (602A) alrededor de al menos uno de los nudos (206, 208) visualizados en la imagen (600); y dibujar guías (610, 612) en la imagen visualizada (600) de manera que las guías (i) pasen por el centro del nudo contorneado, (ii) pasen a través de otros nudos visualizados en la imagen, y (iii) constituyan una forma que rodee las áreas de la imagen (600) que se corresponden con los sitios donde se forman los bolsillos (210) entre los nudos (206, 208), en el que el contorno (602A) y las guías (610, 612) se dibujan utilizando un programa de análisis de imágenes almacenado en un medio no transitorio y legible por ordenador.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para determinar los rasgos característicos de un tejido

ANTECEDENTES

Campo de la invención

Mi invención se refiere a caracterizar la superficie de un tejido para la fabricación de papel. En ejemplos específicos, mi invención se refiere a aparatos, procedimientos y sistemas para determinar las características de la superficie de contacto de un tejido que se utiliza para la estructuración tridimensional de una banda en un procedimiento para la fabricación de papel.

Técnica relacionada

En los procedimientos de formación de productos de papel, tales como papel tisú y toallas de papel, la conformación tridimensional se lleva a cabo mientras la banda para la fabricación de papel todavía es altamente deformable, es decir, cuando la banda para la fabricación de papel tiene un alto contenido de agua. A menudo, esta conformación tridimensional de la banda se lleva a cabo sobre un tejido estructurado. El tejido proporciona una superficie de contacto constituida por nudos en los hilos del tejido, con bolsillos que se forman en el tejido entre los nudos. Cuando la banda para la fabricación de papel se aplica al tejido, porciones de la banda entran en contacto con los nudos y otras porciones de la banda se introducen en los bolsillos. Antes de retirarla del tejido, la banda se seca hasta un punto en el que su forma queda fija o bloqueada. De este modo, se forman cúpulas en la banda seca donde la banda se ha introducido en los bolsillos del tejido y las cúpulas están presentes en el producto de papel terminado. Por tanto, el producto de papel tiene una estructura tridimensional distinta formada, en parte, por las características de los nudos y los bolsillos del tejido estructural.

Puesto que la superficie de contacto de un tejido estructural está relacionada directamente con la forma del producto terminado, la elección de un tejido estructural a menudo se basa en la forma del producto que se desea. Sin embargo, es difícil caracterizar la superficie de contacto de un tejido estructural basándose en una simple inspección visual del tejido. Si bien los nudos del tejido se pueden ver fácilmente, a menudo es difícil determinar con exactitud el tamaño de los nudos, es difícil determinar las áreas de los bolsillos entre los nudos, y es difícil determinar la profundidad de los bolsillos en los que se introduce la banda para la fabricación de papel durante el procedimiento para la fabricación de papel. Como tal, ha habido técnicas anteriores que intentan cuantificar las características de la superficie de contacto del tejido, por ejemplo, utilizando fórmulas basadas en los parámetros del hilo del tejido. Sin embargo, se ha encontrado que dichas fórmulas a menudo no son lo suficientemente exactas para caracterizar la superficie de contacto del tejido de una manera que permita una predicción exacta de la estructura del producto de papel que se formará con el tejido. Además, las características del área de contacto a menudo cambiarán a medida que el tejido se pasa por una máquina para la fabricación de papel. Por ejemplo, el desgaste de la superficie del tejido en general aumentará la longitud de los nudos, cambiando así la estructura que será transmitida a la banda por el tejido. Por tanto, las fórmulas para determinar las características de la superficie de contacto que son aplicables a las configuraciones iniciales del tejido no se aplicarán necesariamente a los tejidos que se hayan desgastado con el tiempo.

El documento US2003085013 divulga un procedimiento para determinar los rasgos característicos de un tejido con el uso de análisis de imágenes. El procedimiento comprende los rasgos característicos del preámbulo de la presente reivindicación 1.

Por lo tanto, sería favorable proporcionar una técnica para caracterizar con exactitud las características del área de contacto de un tejido estructural que se usa en un procedimiento para la fabricación de papel. Además, sería favorable proporcionar una técnica que pueda determinar fácilmente las características del área de contacto a medida que el tejido se desgasta, con el tiempo, mientras el tejido se monta en una máquina para la fabricación de papel.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con un primer aspecto, mi invención proporciona un procedimiento para determinar características de un tejido. El procedimiento incluye formar una representación de una porción de una superficie del tejido, la representación que muestra las ubicaciones y los tamaños de los nudos y los bolsillos en la superficie del tejido, generando una imagen de la porción de la superficie del tejido basada en la representación, visualizar al menos una porción de la imagen en una pantalla asociada con un ordenador que tiene un procesador, y dibujar un contorno alrededor de al menos uno de los nudos visualizados en la imagen. El procedimiento incluye además el dibujo de guías en la imagen visualizada de manera que las guías (i) pasen por el centro del nudo contorneado, (ii) pasen a través de otros nudos visualizados en la imagen, y (iii) constituyan una forma que rodee las áreas de la imagen que se corresponden con los sitios donde se forman los bolsillos entre los nudos. El contorno y las guías se dibujan utilizando un programa de análisis de imágenes almacenado en un medio no transitorio y legible por ordenador.

De acuerdo con un aspecto adicional, el procedimiento también incluye dibujar una celda unitaria para la porción de la superficie del tejido en la imagen visualizada, en el que la celda unitaria está definida por guías que (i) pasan por los centros de los nudos y (ii) constituyen formas que rodean áreas de la imagen que se corresponden con los sitios donde se forman los bolsillos entre los nudos. Al menos una propiedad de la superficie del tejido se calcula a partir de las propiedades de la celda unitaria formada por las guías.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIG. 1 es un diagrama esquemático de una máquina de papel que utiliza un tejido estructural.

La FIG. 2 es una vista superior de una sección de un tejido estructural.

La FIG. 3A y 3B son vistas de la superficie de contacto de un aparato de impresión de acuerdo con la invención.

La FIG. 4 es una vista detallada de la sección de prensado del aparato de formación de la impresión que se muestra en las FIG. 3A y 3B.

Las FIG. 5A a 5D son ejemplos de impresiones del tejido estructural fabricado de acuerdo con la invención. Las FIG. 6A a 6E muestran las etapas de establecer un sistema de coordenadas para la impresión del tejido estructural.

Las FIG. 7A, 7B y 7C muestran la aplicación de la técnica analítica aplicada en el presente documento a una fotografía de los nudos de un tejido.

Las FIG. 8A y 8B muestran una técnica analítica alternativa aplicada a una fotografía y a una impresión de los nudos de un tejido,

la FIG. 9 muestra la aplicación de la técnica analítica para determinar un bolsillo rodeado de nudos en un tejido estructural,

la FIG. 10 muestra la aplicación de la técnica analítica para determinar la profundidad del bolsillo que se muestra en la FIG. 8.

Las FIG. 11A y 11B muestran la aplicación de las técnicas analíticas aplicadas a una imagen de un producto de papel y su tejido estructural.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Mi invención se refiere a aparatos, procedimientos y sistemas para determinar las características de la superficie de contacto de un tejido que se utiliza en un procedimiento para la fabricación de papel. Como resultará evidente a partir del análisis siguiente, "características de la superficie de contacto de un tejido" se refiere a las características de la superficie de contacto que resultan de la configuración de los nudos y bolsillos que constituyen la superficie de contacto del tejido. En modos de realización específicos, mi invención está adaptada para su uso con tejidos estructurales que se utilizan para la estructuración tridimensional de una banda en un procedimiento para la fabricación de papel. Dichos tejidos estructurales se construyen a menudo con hilos hechos de, por ejemplo, tereftalato de polietileno (PET), poliéster, poliamida, polipropileno y similares. Como se explicará con más detalle a continuación, la superficie de contacto particular de un tejido estructural tendrá un efecto significativo sobre la estructura del producto de papel, y mi invención utiliza técnicas para caracterizar aspectos de la superficie de contacto. Sin embargo, cabe destacar que mi invención es aplicable con cualquier tipo de tejido que se utilice en un procedimiento para la fabricación de papel, incluidos los tejidos que se utilizan para fines distintos a la estructuración de la banda.

La Figura 1 muestra un ejemplo de un procedimiento para la fabricación de papel con secado por aire (TAD) en el que se usa un tejido estructural 48 para formar la estructura tridimensional del producto de papel. Para comenzar el procedimiento, la materia prima suministrada a través de una caja de cabezal 20 se dirige en un chorro en el hundimiento formado entre un tejido de formación 24 y un tejido de transferencia 28. El tejido de formación 24 y el tejido de transferencia pasan entre un rodillo de formación 32 y un rodillo cabecero 36. El tejido de formación 24 y el tejido de transferencia 28 divergen después de pasar entre el rodillo de formación 32 y el rodillo cabecero 36. El tejido de transferencia 28 pasa luego a través de la zona de deshidratación 40 en la que las cajas aspirantes 44 eliminan la humedad de la banda y el tejido de transferencia 28, aumentando así la consistencia de la banda, por ejemplo, de aproximadamente un 10% a aproximadamente un 25% antes de la transferencia de la banda al tejido estructural 48. En algunos casos, será ventajoso aplicar cierta cantidad de vacío como se indica a través de las cajas de vacío 52, en una zona de transferencia 56, particularmente, cuando se transmite una cantidad considerable de crepé de tejido a la banda en la zona de transferencia 56 mediante una transferencia rápida en la que el tejido de transferencia 28 se mueve más rápido que el tejido estructural 48.

Puesto que la banda todavía tiene un alto contenido de humedad cuando se transfiere al tejido estructural 48, la banda es deformable de manera que porciones de la banda se pueden estirar en bolsillos formados entre los hilos que constituyen el tejido estructural 48 (la formación de bolsillos en un tejido se describirá en detalle a continuación). A medida que el tejido estructural 48 pasa alrededor de los secadores de aire pasantes 60 y 64, la consistencia de la banda aumenta, por ejemplo, de aproximadamente un 60% a aproximadamente un 90%. Por tanto, a la banda se le confiere más o menos permanentemente una forma mediante el tejido estructural 48 que incluye cúpulas donde la banda se introduce en los bolsillos del tejido estructural 48. Por tanto, el tejido estructural 48 proporciona una forma tridimensional a la banda que da como resultado un producto de papel que tiene estructuras de cúpula.

Para completar el procedimiento de formación del papel, la banda se transfiere desde el tejido estructural 48 al cilindro Yankee 68 sin una degradación importante de sus propiedades al poner en contacto la banda con adhesivo pulverizado sobre el cilindro Yankee 68 justo antes de entrar en contacto con la banda de traslación. Una vez que la banda alcanza una consistencia de al menos aproximadamente el 96%, se usa un ligero crespado para sacar la banda del cilindro Yankee 68.

Si bien la Figura 1 muestra un tipo de procedimiento en el que se usa un tejido estructural para conferir una forma tridimensional a un producto de papel, existen muchos otros procedimientos de fabricación de papel en los que se puede usar un tejido estructural para conferir una estructura tridimensional al producto de papel. Por ejemplo, se puede utilizar un tejido estructural en un procedimiento para la fabricación de papel que no utiliza secado por aire (TAD). Un ejemplo de un procedimiento sin TAD de este tipo se divulga en la patente de los EE. UU. n.° 7.494.563, cuya divulgación se incorpora por referencia en su totalidad. Como apreciarán los expertos en la técnica, la invención divulgada en el presente documento no se limita a ser utilizada en ningún procedimiento para la fabricación de papel en particular, sino que puede aplicarse a tejidos utilizados en una amplia variedad de procedimientos de fabricación de papel.

La Figura 2 es una vista de una porción del lado que mira hacia la banda de un tejido estructural 200. El tejido 200 incluye hilos de la urdimbre 202 que corren en la dirección de la máquina (MD) cuando el tejido 200 se usa en un procedimiento para la fabricación de papel, e hilos de la trama 204 que corren en la dirección transversal de la máquina (CD) cuando el tejido 200 se usa en un procedimiento para la fabricación de papel. Los hilos de la urdimbre y de la trama 202 y 204 se tejen juntos para formar la estructura del tejido 200. Cabe destacar que, al mirar hacia abajo en la Figura 2, en la superficie de contacto con la banda del tejido estructural 200, algunos de los hilos 202 y 204 representados están por debajo del plano que entra en contacto con la banda durante el procedimiento para la fabricación de papel, es decir, la superficie de contacto del tejido 200. Los puntos más superiores de los hilos 202 y 204 que definen el plano de la superficie de contacto son los nudos 206 y 208. Es decir, los nudos 206 y 208 forman la superficie de contacto real del tejido de formación 200. Los bolsillos 210 (mostrados como las áreas contorneadas en la Figura 2) están definidos en las áreas entre los nudos 206 y 208. Durante una operación de fabricación de papel, pueden introducirse porciones de la banda en los bolsillos 210, y son las porciones de la banda las que se introducen en los bolsillos 210 las que se corresponden con las cúpulas del producto de papel acabado, como también se describe anteriormente.

Cabe destacar que un tejido estructural no puede fabricarse inicialmente con nudos, tal como los nudos 206 y 208 en la Figura 2. En cambio, los nudos se forman a menudo lijando o puliendo una de las superficies del tejido estructural. Además, como el tejido estructural se usa en una operación de fabricación de papel, el desgaste de la superficie del tejido estructural puede aumentar aún más la longitud de los nudos. Como se describirá a continuación, la presente invención prevé la determinación de las características de los nudos, incluidas las características de los nudos cuando el tejido está sometido a desgaste.

También cabe destacar que un tejido estructural puede adoptar numerosas formas, dependiendo, por ejemplo, del patrón de tejido de los hilos de la urdimbre y de la trama y del tamaño de los hilos. El tejido estructural 200 representado en la Figura 2 incluye nudos 206 que se forman en los hilos de la urdimbre 202 y nudos 208 que se forman en los hilos de la trama 204. Esto puede deberse a que el tejido 200 se lija o se desgasta hasta el punto en que los nudos se forman tanto en los hilos de la urdimbre como en los de la trama 202 y 204. Sin embargo, con menos lijado, el tejido 200 podría tener solo nudos 206 en los hilos de la urdimbre 202, y no en nudos 208 en los hilos de la trama 204, o viceversa. Se conocen en la técnica numerosas configuraciones de hilos de la trama y de la urdimbre en tejidos estructurales, y las numerosas configuraciones permiten que se formen productos de papel de formas diferentes con los tejidos.

En las Figuras 3A y 3B se muestra un aparato y una técnica para formar una impresión de la superficie de contacto formada por los nudos de un tejido. La Figura 3a es una vista lateral de una aparato de impresión en superficie de contacto 300, y la Figura 3B es una vista frontal del aparato de impresión en superficie de contacto 300. Este aparato 300 incluye una estructura de soporte en forma de C 302 con un primer y un segundo brazos 303 y 305. Una primera placa 304 se sostiene de forma móvil por el primer brazo 303, y una segunda placa fija 306 se sostiene por el segundo brazo 305. Se forma una impresión de los nudos de un tejido entre las placas primera y segunda 304 y 306, como se describirá en detalle a continuación.

La primera placa 304 está conectada de forma operativa a una bomba hidráulica 308 para accionar el movimiento de la primera placa 304 hacia la segunda placa 306. En algunos modos de realización, la bomba hidráulica 308 se acciona manualmente, con una válvula de liberación para permitir que la primera placa 304 se retraiga de la segunda placa 306. Sin embargo, la bomba 308 puede adoptar muchas otras formas para efectuar el movimiento de la primera placa 304. La bomba 308 puede estar conectada a un transductor y un indicador de transductor 310 para medir la presión aplicada por la bomba 308 a la primera placa 304 cuando la primera placa 304 se presiona contra la segunda placa 306. Como ejemplo específico, se puede utilizar una bomba manual hidráulica ENERPAC® modelo CST-18381 de Actuant Corp. de Milwaukee, Wisconsin. Como ejemplo específico del transductor de presión, se puede utilizar una célula de carga modelo DSM-5K de Transducer Techniques con un indicador correspondiente, fabricado por Transducer Techniques, Inc., de Temecula, California. Por supuesto, en otros modos de realización, la bomba 308 y el transductor y el indicador de transductor 310 pueden combinarse en una sola unidad.

El soporte 302 del aparato de impresión en superficie de contacto 300 incluye ruedas 312 adyacentes al extremo delantero del soporte 302, así como un soporte 313 que puede usarse para sujetar la bomba 308 y/o el transductor 310. Una o más ruedas proporcionadas al soporte 312 hacen que el soporte 302 sea más fácil de mover. Un rasgo característico ventajoso del aparato de impresión en superficie de contacto 300, de acuerdo con modos de realización de la invención, es su portabilidad. Por ejemplo, con una configuración como se muestra en las Figuras 3A y 3B, el aparato de impresión 300 puede moverse fácilmente alrededor de secciones de un tejido que está montado en una máquina para la fabricación de papel. Como sin duda apreciarán los expertos en la técnica, la capacidad de formar impresiones de la superficie de contacto de un tejido mientras el tejido está montado en una máquina para la fabricación de papel y, por lo tanto, caracterizar el tejido de acuerdo con las técnicas descritas a continuación, proporciona numerosos beneficios. Solo como un ejemplo, el desgaste de un tejido en una máquina para la fabricación de papel se puede supervisar fácilmente usando el aparato de impresión en superficie de contacto 300 para tomar impresiones de los nudos del tejido después de diferentes períodos de funcionamiento de la máquina para la fabricación de papel.

Mientras que el aparato de impresión en superficie de contacto 300 que se muestra en las Figuras 3A y 3B incluye una estructura de soporte 302 que conecta la primera y segunda placas 304 y 306, en otros modos de realización, un aparato de impresión en superficie de contacto puede no incluir una sola estructura de soporte de este tipo 302. En cambio, las placas primera y segunda 304 y 306 pueden ser estructuras no conectadas que están alineadas individualmente para formar la impresión de un tejido. En otros modos de realización más, las placas 304 y 306 pueden adoptar formas muy diferentes de las representadas en las Figuras 3A y 3B. Por ejemplo, una de las placas 304 y 306 podría formarse como una superficie extendida, mientras que la otra placa se forma como una estructura circular que se enrolla a través de la superficie extendida. El término "placa", como se usa en el presente documento, es un término amplio que abarca cualquier estructura suficiente para entrar en contacto con y/o sostener los componentes que realizan la impresión del tejido. Además, como se desprende de la descripción anterior, el movimiento relativo de las placas primera y segunda 304 y 306 en cualquier modo de realización podría invertirse, de manera que la segunda placa 306 se hace móvil mientras que la primera placa 304 se mantiene fija.

La Figura 4 es una vista detallada de la sección A del aparato de impresión en superficie de contacto 300 que se muestra en la Figura 3A, con el aparato 300 configurado para realizar una impresión de una sección de un tejido 312. El tejido 312 se coloca entre las placas 304 y 306, y una franja de película de medición de la presión 314 se coloca contra el tejido estructural 312. Entre la película de medición de la presión 314 y la primera placa 304 hay una o más hojas de papel 316. Entre el tejido 312 y la segunda placa 306 hay una franja de goma 318.

La película de medición de la presión es un material que está estructurado de manera que la aplicación de fuerza sobre la película hace que las microcápsulas en la película se rompan, produciendo una imagen instantánea y permanente de alta resolución en el área de contacto de la película. Un ejemplo de una película de medición de la presión de este tipo se vende como película Prescale por Fujifilm Holdings Corporation de Tokio, Japón. Otro ejemplo de película de medición de la presión es PRESSUREX-MICRO® de Sensor Products, Inc., de Madison, Nueva Jersey. Los expertos en la técnica reconocerán que podrían usarse otros tipos de películas de medición de la presión en las técnicas de impresión descritas en el presente documento. En este sentido, cabe destacar que para las técnicas de análisis descritas a continuación, la película de medición de la presión no necesita proporcionar una indicación de la presión real aplicada por el tejido a la película, sino que la película de medición de la presión solo necesita proporcionar una imagen de impresión que muestra la superficie de contacto formada por los nudos de un tejido.

La presión aplicada a la placa 304 cuando se forma una impresión de tejido 310 sobre la película de medición de la presión 314 puede seleccionarse para simular la presión que se aplicaría a una banda contra el tejido 312 en un procedimiento real de fabricación de papel. Es decir, la bomba 308 se puede usar para generar una presión (medida por el transductor 310) en la placa 304 que simula la presión que se aplicaría a una banda contra el tejido 312 en un procedimiento para la fabricación de papel. En el procedimiento para la fabricación de papel descrito anteriormente junto con la Figura 1, la presión simulada sería la presión que se aplica a la banda contra el tejido 48 al cilindro Yankee 68. En algunos procedimientos de fabricación de papel, tales como el procedimiento descrito en la patente de los EE. UU. n.° 7.494.563 antes mencionada, la presión aplicada a la banda contra el tejido está en general en el intervalo de 600 psi. Por consiguiente, para simular este procedimiento para la fabricación de papel, la bomba hidráulica 308 aplicaría una presión de 600 psi a la placa 304 cuando se forma la imagen de los nudos del tejido 312 en la película de medición de la presión 314. Para dicha operación, se ha encontrado que la película Prescale de 10 50 MPa de presión media de FujiFilm puede proporcionar una buena imagen de los nudos de un tejido estructural. Haciendo referencia nuevamente a la Figura 4, el papel 316 actúa como un cojín para mejorar la impresión del tejido 312 formada en la película de medición de la presión 314. Es decir, el papel 316 proporciona compresibilidad y una superficie lisa, de manera que los nudos del tejido 312 pueden "hundirse" en la película de medición de la presión 314, que, a su vez, forma una imagen de alta resolución de los nudos en la película 314. Para proporcionar estas propiedades, construcción y kraft son ejemplos de tipos de papel que podrían usarse para el papel 316.

La franja de goma 318 crea una superficie de contacto nivelada para sostener el tejido 314. En modos de realización de la invención, las placas 304 y 306 están hechas de un material metálico, como acero. Lo más probable es que una placa de acero tenga imperfecciones que reduzcan la calidad de la impresión de los nudos del tejido formada en el papel de medición de la presión 316. El papel 316 y la goma 318 que se utilizan entre las placas 304 y 306, y la película de medición de la presión 314 y el tejido 312, sin embargo, proporcionan superficies de contacto más niveladas que las superficies de las placas metálicas 304 y 306, dando como resultado unas mejores imágenes formadas en la película de medición de la presión 314. Los expertos en la técnica reconocerán que se pueden usar otros materiales como alternativas al papel 316 y a la goma 318 como estructuras para proporcionar las superficies niveladas entre las placas 304 y 306 del aparato 300.

En otros modos de realización, se realiza una impresión de los nudos de un tejido en materiales distintos a la película de medición de la presión. Otro ejemplo de un material que se puede utilizar para formar impresiones de una película es el papel encerado. Se puede realizar una impresión de la superficie de contacto de un tejido en una superficie de cera presionando la superficie de contacto de un tejido contra papel encerado. La impresión en el papel encerado podría realizarse usando las placas 304 y 306 en el aparato de formación de la impresión 300 descrito anteriormente, o con otras configuraciones de las placas. La impresión de papel encerado se puede analizar entonces de la misma forma que una impresión de película de medición de la presión, como se describirá a continuación.

Las Figuras 5A a 5D muestran ejemplos de impresiones de nudos formadas en una película de medición de la presión usando el aparato de impresión en superficie de contacto 300. En estas impresiones se pueden ver las formas y los patrones distintivos de los nudos de los tejidos. Como se ha analizado anteriormente, los nudos forman la superficie de contacto del tejido. Por tanto, las impresiones de alta resolución de los nudos en una película de medición de la presión, como las que se muestran en las Figuras 5A a 5D, proporcionan una excelente representación de la superficie de contacto de un tejido.

A continuación, se describirá un sistema para analizar las impresiones de los nudos, como los que se muestran en las Figuras 5A a 5D. En el sistema, el análisis gráfico se realizará en un sistema informático convencional. Dicho sistema informático incluirá componentes bien conocidos, como al menos un procesador informático (por ejemplo, una unidad central de procesamiento o una unidad de procesamiento múltiple) que está conectado a una infraestructura de comunicación (por ejemplo, un bus de comunicaciones, un dispositivo de barra cruzada o una red). Otro componente del sistema informático es una interfaz de visualización (u otra interfaz de salida) que reenvía gráficos de vídeo, texto, etc., para su visualización en una pantalla de visualización. El sistema informático puede incluir además componentes comunes como un teclado, un dispositivo de ratón, una memoria principal, una unidad de disco duro, una unidad de almacenamiento extraíble, una interfaz de red, etc.

Como primera etapa en el análisis, una impresión del área de contacto de los nudos de un tejido se convierte en una imagen legible por ordenador utilizando un escáner fotográfico. Se puede utilizar cualquier tipo de escáner fotográfico para generar la imagen legible por ordenador. En ciertos modos de realización, sin embargo, se ha encontrado que un escáner fotográfico que tiene al menos 2400 ppp proporciona una buena imagen para el análisis. Con la resolución del escaneo de la imagen, un programa de análisis de imágenes (como se describirá a continuación) puede aplicar una escala exacta a la imagen. Como se describirá a continuación, la escala exacta se utilizará en el cálculo de las características superficiales del tejido estructural.

La imagen escaneada puede almacenarse en un medio no transitorio y legible por ordenador para facilitar el análisis que se describe a continuación. Un medio no transitorio y legible por ordenador, como se utiliza en el presente documento, comprende todos los medios legibles por ordenador excepto una señal transitoria y de propagación. Ejemplos de medios no transitorios y legibles por ordenador incluyen, por ejemplo, una unidad de disco duro y/o una unidad de almacenamiento extraíble, que representa una unidad de disco, una unidad de cinta magnética, una unidad de disco óptico, etc.

La imagen escaneada, así como las características de la imagen escaneada de la superficie de contacto que se determinan de acuerdo con las técnicas descritas a continuación, pueden asociarse con una base de datos. Una "base de datos", como se usa en el presente documento, significa una recopilación de datos organizada de tal manera que un programa de ordenador puede seleccionar rápidamente los trozos deseados de los datos, por ejemplo, un sistema de archivo electrónico. En algunas implementaciones, el término "base de datos" se puede utilizar como abreviatura de "sistema de gestión de base de datos".

Para realizar un análisis cuantitativo de la imagen de impresión escaneada, se utiliza un programa de análisis de imágenes con las imágenes escaneadas de los nudos de un tejido. Dicho programa de análisis de imágenes se desarrolla, por ejemplo, con un software computacional que trabaja con imágenes gráficas. Un ejemplo de dicho software de desarrollo computacional es MATHMATICA® de Wolfram Research, LLC, de Champaign, Illinois. Como se describirá a continuación, el programa de análisis de imagen se utilizará para identificar concretamente los nudos en la imagen de impresión de tejido del tejido estructural y, con una escala conocida de la imagen de impresión de tejido, el programa de análisis de imagen puede calcular los tamaños de los nudos y estimar los tamaños de los bolsillos.

Al analizar la imagen escaneada, cualquier área de tamaño que incluya una pluralidad de nudos y un bolsillo podría usarse para el análisis que se describe a continuación. En modos de realización específicos, se ha encontrado que un área de 3,175 cm por 3,175 cm (1,25 pulgadas por 1,25 pulgadas) de una imagen de un tejido permite una buena estimación de las propiedades, tales como los tamaños de bolsillo usando las técnicas descritas en el presente documento. En particular, se ha encontrado que cuando se forma una imagen con una resolución de 2400 ppp (analizada anteriormente), y utilizando un área de una imagen de 3,175 cm por 3,175 cm (1,25 pulgadas por 1,25 pulgadas) para el análisis, se puede llevar a cabo una buena caracterización de la superficie de contacto. Por supuesto, otras resoluciones y/o áreas también pueden proporcionar buenos resultados.

Las Figuras 6A a 6E representan las etapas de identificar los nudos en una porción ampliada de la imagen escaneada de una impresión utilizando el programa de análisis de imágenes. Inicialmente, como se muestra en la Figura 6A, se ve una porción ampliada de una imagen 600 en la pantalla de visualización del sistema informático que ejecuta el programa de análisis. La imagen 602, que puede formarse utilizando la técnica de impresión descrita anteriormente, muestra los nudos 602. Junto con el uso de la imagen 600 con el programa de análisis, la escala de la imagen 600 se puede introducir en un programa de análisis. Dicha escala se puede introducir, por ejemplo, como 2400 ppp, a partir de la cual el programa de análisis puede aplicar la escala SC a la imagen 600. El programa de análisis utilizará la escala para calcular los tamaños y posiciones de los nudos, como se describe a continuación.

Las Figuras 6B y 6C muestran las etapas de identificar un nudo 602A específico usando el programa de análisis. El nudo 602A se selecciona inicialmente basándose en su ubicación en una zona central de la imagen ampliada 600. En esta etapa, se aplica un contorno aproximado del nudo 602A. El recuadro rectangular 604, que puede tener una forma almacenada en el programa de análisis, se aplica inicialmente alrededor del nudo 602A para iniciar el procedimiento de identificación del nudo. La forma inicial del recuadro rectangular 604 puede entonces perfeccionarse más para que coincida con la forma del nudo 602A, como se muestra en la Figura 6C. En este caso, los extremos 606 y 608 se reforman para que sean más redondeados y, por tanto, se corresponden más estrechamente con los extremos del nudo 602A. Aunque no se muestra, se podrían hacer más perfeccionamientos en el contorno del nudo 602A hasta que la coincidencia sea suficiente. Estos perfeccionamientos podrían realizarse ampliando aún más la imagen 600.

Como se muestra en la Figura 6D, después de que se identifica el nudo 602A por el contorno, se dibujan las guías 610 y 612. Las guías 610 y 612 están dibujadas cada una de modo que pasan por el centro del nudo 602A y se extienden en línea recta a través de los centros de los otros nudos. En particular, las guías 610 y 612 también están dibujadas para no cruzar las áreas donde se forman bolsillos en el tejido, que se sabe que se corresponden con las áreas entre grupos de nudos. Al dibujar las guías 610 y 612 rectas entre los centros de los nudos, las guías 610 y 612 no cruzan el área de los bolsillos que se forman entre los nudos.

Después de dibujar las guías 610 y 612, como se muestra en la Figura 6E, se dibujan más guías. Estas guías están dibujadas de forma similar a las guías 610 y 612, es decir, a través del centro de los nudos y no pasando por áreas donde se forman bolsillos. Para ayudar en el procedimiento de elaboración de las guías, se puede utilizar un aumento menor. Con las guías, de hecho, se establece un sistema de coordenadas para las posiciones de los nudos. Por lo tanto, el programa de análisis ahora puede identificar el tamaño y la forma de los nudos basándose en el contorno 602A, y puede identificar las ubicaciones de los nudos según lo determinado por los puntos en los que se cruzan las guías. El programa de análisis tiene además la escala SC de la entrada de imagen 600. De ello se desprende que el programa de análisis puede aplicar la escala al contorno del nudo 602A y a la posición del nudo para calcular los tamaños reales y el espaciado de los nudos. Obsérvese también que el programa de análisis puede calcular la frecuencia de las guías, como el número de veces que las guías 612 cruzan la guía 610 por unidad de longitud. La frecuencia de cada conjunto de las guías 610 y 612 se utilizará en los cálculos de las propiedades del tejido y en otros aspectos de la invención, como se describirá a continuación.

Cabe destacar que, como se muestra en las Figuras 6D y 6E, los nudos son todos aproximadamente del mismo tamaño y todos aproximadamente de la misma forma, y los nudos están espaciados regularmente a lo largo de las guías. Esto no es sorprendente, ya que la mayoría de los tejidos para máquinas de fabricación de papel se fabrican con patrones de hilo muy consistentes, lo que da como resultado tamaños y posiciones de nudos consistentes. La consistencia en el tamaño, la forma y la ubicación de los nudos permite estimaciones exactas del tamaño y la forma de todos los nudos en la superficie de contacto de un tejido basándose en un solo nudo seleccionado, o en un número limitado de nudos identificados, y se puede lograr una estimación cercana de los tamaños y las ubicaciones de los nudos sin identificar cada nudo. Por supuesto, para lograr una exactitud aún mayor, se podría identificar más de un nudo y los contornos y las guías se podrían dibujar en diferentes porciones de una imagen.

Como se muestra en la Figura 6E, las guías 610 y 612 definen una pluralidad de celdas unitarias. Se muestra una celda unitaria particular 613 entre los segmentos de guía 610A, 610B, 612A y 612B. La celda unitaria 613, de hecho, demuestra el patrón de repetición mínimo en el tejido y el tamaño de bolsillo máximo permitido. Cabe destacar que mientras que el tejido que se muestra en las Figuras 6A a 6E tiene aproximadamente un nudo de la urdimbre por celda unitaria, otros tejidos pueden tener más de un nudo de la urdimbre y/o más de un nudo de la trama por celda unitaria. En otras palabras, las celdas unitarias definidas por patrones de nudos variarán con diferentes patrones de tejido.

Como será fácilmente evidente para los expertos en la técnica, cualquiera o todas las etapas mostradas en las Figuras 6A a 6E se pueden realizar por un usuario en una pantalla de visualización o, de forma alternativa, se pueden automatizar para ser realizadas tras la ejecución del programa de análisis. Es decir, el programa de análisis puede configurarse para identificar automáticamente los nudos como las zonas oscuras de las imágenes, delinear los nudos y luego dibujar las guías basándose en los nudos identificados de la forma descrita anteriormente.

Una vez que se ha identificado el nudo seleccionado, y después de que se establecen las guías a través de los nudos, se pueden calcular múltiples propiedades del tejido utilizando los tamaños y las posiciones de los nudos determinados por el programa de análisis. Para realizar dichos cálculos, el tamaño de los nudos y los datos de posicionamiento se pueden exportar desde el programa de análisis a un programa de hoja de cálculo convencional para calcular las propiedades del tejido. En la Tabla 1 se muestran ejemplos de las determinaciones realizadas por el programa de análisis y los cálculos que se derivan de dichas determinaciones.

TABLA 1

El tejido del que se obtuvo la imagen 600 solo incluía nudos 602 en los hilos de la urdimbre. Otros tejidos, sin embargo, pueden incluir nudos en los hilos de la trama, como los tejidos que formaron las impresiones en las Figuras 5B y 5D. Con dichos tejidos, los nudos de los hilos de la trama se pueden identificar usando la técnica de contorneado descrita anteriormente, y las guías se pueden dibujar a través de los nudos de la trama usando la técnica descrita anteriormente.

Si bien la superficie de contacto de un tejido puede caracterizarse mediante el uso de una impresión de los nudos del tejido que se forma, por ejemplo, con el aparato de impresión en superficie de contacto 300, en otros modos de realización, se puede obtener una imagen de la superficie de contacto del tejido de una forma diferente. Una alternativa para formar una impresión de los nudos del tejido es fotografiar los nudos de un tejido y luego usar los procedimientos y técnicas descritos anteriormente para analizar una imagen formada a partir de la fotografía. En este sentido, se ha encontrado que una fotografía con 2400 ppp proporciona una resolución alta y baja suficiente como para ser analizada mediante las técnicas descritas en el presente documento.

En la Figura 7A se muestra un ejemplo de una fotografía 700 de la porción de un tejido para la fabricación de papel con nudos 702a, y en las Figuras 7B y 7C se muestra la aplicación de la técnica analítica descrita anteriormente a la imagen generada a partir de la fotografía 700. La fotografía 700 en la Figura 7A muestra el tejido 701 junto a una regla R. Cuando la fotografía se convierte en una imagen para usar con el programa de análisis, la escala de la imagen 700A se puede introducir a partir de la regla fotografiada R. Es decir, la regla R en la imagen 700A proporciona una entrada a partir de la cual el análisis puede aplicar una escala a la imagen. La imagen visualizada 700A, junto con la escala s C, se muestra en la Figura 7b .

Para identificar los tamaños y las ubicaciones de los nudos en una imagen obtenida a partir de una fotografía del tejido, se pueden usar las mismas técnicas descritas anteriormente con una imagen de una impresión del tejido. Por ejemplo, en la imagen 700A en la Figura 7C se muestran un nudo 702A contorneado y las guías 710 y 712. Con los datos de ubicación y tamaño de los nudos a partir del programa de análisis, se pueden llevar a cabo todos los cálculos descritos anteriormente para caracterizar la superficie de contacto del tejido 700 que fue fotografiado. La Tabla 2 a continuación muestra los resultados de los cálculos de las características de la superficie de un tejido, con un conjunto de cálculos derivados de una impresión del tejido y un segundo conjunto de cálculos derivados de una fotografía del tejido.

TABLA 2

Los resultados que se muestran en la Tabla 2 demuestran que los cálculos de caracterización de la superficie de contacto logrados mediante la técnica de fotografía se corresponden estrechamente con los cálculos logrados mediante la impresión del tejido.

Las técnicas descritas anteriormente proporcionan una buena estimación de las propiedades de un tejido, particularmente cuando las formas de las celdas unitarias formadas por los segmentos de guía son sustancialmente rectangulares. Sin embargo, en los casos en que las formas de las celdas unitarias formadas por las guías no son rectangulares, paralelogramos, se puede utilizar una técnica alternativa para proporcionar estimaciones más exactas de las propiedades de los tejidos. Un ejemplo de esta técnica alternativa se muestra en la Figura 8A, que es una imagen generada a partir de una fotografía de la superficie de un tejido usando el programa de análisis de imágenes descrito anteriormente. En esta figura, una celda unitaria 813 está definida por los segmentos de guía 810A, 810B, 812A y 812B. La celda unitaria 813 formada por los segmentos de guía 810^a, 810B, 812A y 812B tiene una forma de paralelogramo sustancialmente no rectangular. En este paralelogramo, se define un ángulo 9 en la esquina A donde los segmentos de guía 810A y 812B se cruzan, y el ángulo 9 también se define en la esquina B donde intersecan los segmentos de guía 810B y 812A. Este ángulo 9 se puede determinar fácilmente usando el programa de análisis de imágenes a partir de la diferencia en los ángulos de orientación de las guías. Además, el programa de análisis de imágenes también puede determinar la distancia entre los segmentos de guía 810A y 810B ("DIST1") y la distancia entre los segmentos de guía 812A y 812B ("DIST2") a partir de la escala de la imagen como se ha descrito en general anteriormente. Habiendo determinado el ángulo de intersección 9, la DIST1 y la DIST2, el área de la celda unitaria (UCA) se puede calcular usando la Fórmula (1) o la Fórmula (2):

UCA = (DIST 1 / sin 0⁾ * DIST 2 (1)

UCA -(DIST 2 / sin 8⁾ * DIST 1 (2)

Las Fórmulas (1) y (2) se derivan de la fórmula estándar para calcular el área de un paralelogramo, concretamente, Área = longitud de la base * altura, donde DIST1 o DIST2 se usa como la altura del paralelogramo, y luego la longitud de la base se calcula a partir del seno del ángulo 9 y la otra de DIST 1 o DIST2.

La Tabla 3 muestra ejemplos de determinaciones hechas por el programa de análisis y los cálculos que se derivan de dichas determinaciones cuando se usa la técnica alternativa basada en un cálculo del área de celda unitaria de paralelogramo no rectangular.

TABLA 3

Cabe destacar que, si bien algunas de las características de la TABLA3 se determinan o calculan de la misma forma que las descritas anteriormente en la TABLA1, la densidad de los nudos, el área total de contacto de los nudos de la urdimbre o trama, la relación del área de contacto, el porcentaje de contribución del área, la estimación del área de los bolsillos y las características de la densidad de los bolsillos se calculan de manera diferente en la TABLA3 que en la TABLA1. Al tener en cuenta la forma de paralelogramo no rectangular de las celdas unitarias, estos cálculos diferentes proporcionan estimaciones más exactas de las características de los tejidos que tienen celdas unitarias en forma de paralelogramo no rectangular.

La Figura 8B es una impresión de un tejido realizada con las técnicas descritas anteriormente. En este caso, el tejido tiene celdas unitarias muy poco rectangulares, con uno de los ángulos 9 en las esquinas de los paralelogramos que define las celdas unitarias de aproximadamente 140 grados. Con el fin de demostrar la diferencia entre las primeras técnicas descritas, que no están específicamente adaptadas para celdas unitarias en forma de paralelogramo, y la técnica para celdas unitarias en forma de paralelogramo no rectangular, se realizaron dos conjuntos de cálculos en el tejido, y los resultados son los que se muestran en la TABLA 4.

TABLA 4

Cabe destacar que, si bien algunas de las propiedades que se muestran en la TABLA 4 son las mismas para los dos cálculos, el área total de contacto dentro del plano y la densidad de los bolsillos son diferentes. Dado que el procedimiento de cálculo adaptado para celdas unitarias de paralelogramo no rectangular utiliza medidas que coinciden más con la forma y la estructura subyacentes reales del tejido que se muestra en la Figura 8B, de ello se desprende que el área total de contacto dentro del plano (es decir, el porcentaje del tejido que se corresponde con los nudos) y la densidad de los bolsillos determinados con la técnica de cálculo adaptada específicamente para celdas unitarias en forma de paralelogramo no rectangular son más exactos. Y, como apreciarán los expertos en la técnica, el área total de contacto dentro del plano y la densidad de los bolsillos de un tejido afectan significativamente a las propiedades de un tejido para la fabricación de papel. Por lo tanto, los cálculos de paralelogramo no rectangular proporcionan estimaciones más exactas de propiedades importantes de un tejido. Otra característica importante de un tejido para la fabricación de papel es la profundidad a la que la banda puede introducirse en los bolsillos del tejido durante el procedimiento de fabricación del papel. Como se ha analizado anteriormente, las cúpulas se forman en los productos de papel finales que se corresponden con las porciones de la banda que fueron introducidas en los bolsillos del tejido. Por tanto, la profundidad de los bolsillos de un tejido para la fabricación de papel afecta directamente al producto de papel formado utilizando el tejido. A continuación se describirán técnicas para determinar la profundidad de los bolsillos de un tejido.

La Figura 9 muestra una fotografía ampliada de un tejido estructural. Con la fotografía, y utilizando el programa de análisis de imágenes descrito anteriormente, se identifican cuatro nudos K1 a K4. Se ha dibujado un paralelogramo de una manera que conecta los nudos K1 a K4, dibujando las líneas del paralelogramo para que no atraviesen el área de los bolsillos que se forma entre los nudos K1 a K4. Con el paralelogramo dibujado, se puede dibujar una línea de dirección del perfil PL que pasa desde el nudo K1, a través del centro del bolsillo, hasta el nudo K3. La línea de dirección del perfil PL se utilizará para determinar la profundidad de los bolsillos utilizando un instrumento de medición de la profundidad, como se describe a continuación. Obsérvese que la línea de dirección del perfil PL desde el nudo K1 y el nudo K3 pasa por el centro del bolsillo. Como se describirá a continuación, la profundidad de los bolsillos de un tejido estructural se determina como la profundidad en el bolsillo a la que podrían penetrar las fibras celulósicas en el procedimiento de fabricación del papel. En el caso del tejido que se muestra en la Figura 9, la profundidad máxima de migración de las fibras está en el centro del bolsillo. De ello se desprende que una línea de dirección del perfil podría dibujarse de forma alternativa desde el nudo K2 hasta el nudo K4 pasando por el centro del bolsillo, y la línea de dirección del perfil alternativa podría usarse para la determinación de la profundidad de los bolsillos descrita a continuación. Los expertos en la técnica también reconocerán que los diferentes tejidos estructurales tendrán diferentes configuraciones de nudos y bolsillos, pero una línea de dirección del perfil podría determinarse fácilmente para diferentes tejidos estructurales de la misma forma que se determina la línea de dirección del perfil como se muestra en la Figura 9.

La Figura 10 es una captura de pantalla de un programa utilizado para determinar el perfil de un bolsillo del tejido estructural que se muestra en la Figura 9. La captura de pantalla se formó con un microscopio digital VHX-1000 fabricado por Keyence Corporation de Osaka, Japón. El microscopio estaba equipado con el software de aplicación VHX-H3M, también proporcionado por Keyence Corporation. La imagen microscópica del bolsillo se muestra en la parte superior de la Figura 10. En esta imagen, se pueden ver fácilmente los nudos K'1 y K'3 y el bolsillo entre los nudos. Se ha dibujado una línea de determinación de la profundidad DL desde el punto D al punto C, con la línea de determinación de la profundidad DL que pasa a través de los nudos K'1 y K'3 y por el centro del bolsillo. La línea de determinación de la profundidad DL se dibuja para aproximarse estrechamente a la línea de determinación del perfil PL que se muestra en la Figura 8. Es decir, a partir de la inspección de la línea de determinación de la profundidad DL obtenida utilizando la imagen de los nudos y los bolsillos que se muestra en la Figura 9, un usuario puede dibujar la línea de determinación de la profundidad DL en la imagen microscópica que se muestra en la Figura 10, con la línea de determinación de la profundidad DL que pasa a través las áreas que se corresponden con los nudos K'3 y K'1 y la parte central del bolsillo.

Con la línea de determinación de la profundidad DL dibujada, el microscopio digital puede recibir instrucciones para calcular el perfil de profundidad del bolsillo a lo largo de la línea de determinación de la profundidad DL, como se muestra en la parte inferior de la Figura 10. El perfil del bolsillo es más alto en las áreas correspondientes a los nudos K'3 y K'1, y el perfil cae a su punto más bajo en el centro del bolsillo. La profundidad del bolsillo se determina a partir de este perfil comenzando desde la altura de los nudos K'3 y K'1, que está marcada por la línea A en el perfil de profundidad. Al igual que con dos nudos de un tejido estructural medidos con este grado de exactitud, los nudos K'3 y K'1 no tienen exactamente la misma altura. Por consiguiente, la altura A se determina como un promedio entre las dos alturas de los nudos K'3 y K'1. La profundidad del bolsillo se determina terminando en un punto justo por encima del punto más bajo del perfil de profundidad, marcado por la línea B en el perfil de profundidad. Como apreciarán los expertos en la técnica, la profundidad del bolsillo desde la línea A a la línea B se corresponde aproximadamente con la profundidad en el bolsillo a la que las fibras celulósicas de la banda pueden migrar en un procedimiento para la fabricación de papel. Obsérvese que el software VHX-H3M (analizado anteriormente) forma el perfil de profundidad total a partir de una pluralidad de fragmentos en la dirección del espesor del tejido. Además, obsérvese que al formar el perfil de profundidad, el software VHX-H3M emplea una función de filtrado para suavizar el perfil de profundidad formado a partir de los fragmentos de espesor. Cabe destacar que la profundidad medida del bolsillo variará ligeramente de un bolsillo a otro en un tejido. Sin embargo, hemos encontrado que un promedio de cinco profundidades de bolsillo medidas para un tejido estructural proporciona una buena caracterización de la profundidad de los bolsillos.

Si bien se usa un microscopio digital en los modos de realización descritos anteriormente para determinar la profundidad de los bolsillos, se pueden usar de forma alternativa otros instrumentos para determinar la profundidad de los bolsillos con las técnicas descritas en el presente documento. Por ejemplo, en otros modos de realización, se puede usar un perfilómetro láser (o "perfilador láser") para determinar la profundidad de los bolsillos de una forma similar al microscopio digital descrito anteriormente. Un perfilador láser puede determinar un perfil de profundidad de los bolsillos que se puede usar para determinar la profundidad de los bolsillos de la misma forma que el perfil de profundidad generado con el microscopio digital se usa para determinar la profundidad de los bolsillos, como se describe anteriormente. Un ejemplo de un perfilador láser de este tipo es un sistema de perfilado de superficies 3D de alta resolución TALYSURF® CLI fabricado por Taylor Hobson, Ltd., de Leicester, Reino Unido. En otros modos de realización más, puede usarse un dispositivo de medición de perfil láser en línea ("escáner de línea láser") para determinar la profundidad de los bolsillos de un tejido con las técnicas descritas en el presente documento. Un ejemplo de un escáner de línea láser de este tipo es un dispositivo de inspección de perfiles en línea de alta velocidad de la serie LJ-V7000 fabricado por Keyence Corporation.

Cuando se usa un perfilador láser o un escáner de línea láser, se pueden usar las mismas etapas para determinar la profundidad de los bolsillos que se han descrito anteriormente junto con un microscopio digital. Es decir, como se muestra en la Figura 9, los nudos y un bolsillo se determinan a partir de una representación de la superficie de un tejido estructural. El perfilador láser o el escáner de línea láser se configura para determinar un perfil de profundidad a través del bolsillo de un nudo a otro nudo, es decir, el perfilador láser o el escáner de línea láser escanea a lo largo de la línea orientada como la línea PL en la Figura 9. A partir de este perfil medido, la profundidad de los bolsillos se puede determinar de forma análoga al procedimiento descrito anteriormente junto con la Figura 10. Para realizar el análisis del perfil de profundidad medido por el perfilador láser o el escáner láser, se pueden usar diversos programas de software analítico. Un ejemplo es el software de metrología de superficie proporcionado por TrueGage de North Huntingdon, Pennsylvania,

Cada uno de los instrumentos alternativos de medición de la profundidad, es decir, microscopio digital, perfilador láser o escáner de línea láser, puede ofrecer ciertas ventajas. Por ejemplo, un microscopio digital podría proporcionar una medición muy exacta de la profundidad de los bolsillos. Por otro lado, un perfilador láser es en general un instrumento fácil de utilizar y, por lo tanto, puede proporcionar una medición rápida de la profundidad de los bolsillos. Para mencionar otro ejemplo, un escáner de línea láser tiene la capacidad de recopilar rápidamente grandes volúmenes de datos y, por lo tanto, medir muchos perfiles de profundidad en un período corto de tiempo. En este sentido, un modo de realización de mi invención incluye el uso de un escáner de línea láser para determinar los perfiles de profundidad de los bolsillos de un tejido estructural que está funcionando en una máquina para la fabricación de papel. En este modo de realización, el escáner de línea láser se coloca adyacente al tejido estructural en la máquina, con el escáner de línea láser midiendo los perfiles de profundidad de los bolsillos a medida que el tejido pasa por el escáner. Como apreciarán los expertos en la técnica, un tejido estructural en una máquina para la fabricación de papel puede moverse a velocidades superiores a 914 metros por minuto (3000 pies por minuto). Sin embargo, un escáner de línea láser, como el sistema de inspección de la serie LJ-V7000 antes mencionado de Keyance Corporation, tiene la capacidad de medir miles de perfiles de profundidad por segundo. Por consiguiente, un escáner de línea láser tiene la capacidad de medir la profundidad de los bolsillos en el tejido estructural moviéndose rápidamente, proporcionando así datos de profundidad de los bolsillos muy útiles mientras el tejido estructural se utiliza realmente en una máquina para la fabricación de papel.

Cabe destacar que, independientemente de los instrumentos de medición y de la técnica utilizada para determinar la profundidad de los bolsillos, la profundidad de los bolsillos medida variará ligeramente de un bolsillo a otro en un tejido. He encontrado que, en términos generales, un promedio de cinco profundidades de bolsillo medidas para un tejido estructural proporciona una buena caracterización de la profundidad de los bolsillos. Por supuesto, se pueden realizar más o menos mediciones para determinar una profundidad promedio del bolsillo dependiendo, por ejemplo, del nivel de exactitud deseado en la medición.

En las técnicas de determinación de la profundidad de los bolsillos descritas anteriormente, el propio tejido estructural se usa para determinar la profundidad de los bolsillos. En algunos casos, puede ser más fácil formar una representación del tejido y luego determinar la profundidad de los bolsillos a partir de la representación. Por ejemplo, se puede formar una representación de la estructura de los nudos y de los bolsillos de un tejido presionando la superficie de contacto de un tejido contra papel encerado, como también se describe anteriormente. La representación en cera del tejido se puede escanear usando una de las técnicas descritas anteriormente. Por ejemplo, se puede utilizar un escáner de línea láser para determinar la profundidad en la impresión de cera entre los nudos en la impresión de cera.

Los expertos en la técnica reconocerán que el volumen eficaz de los bolsillos de un tejido estructural es una propiedad importante de un tejido estructural que puede determinarse fácilmente una vez que se calcula el tamaño del bolsillo de acuerdo con una de las técnicas descritas anteriormente. El volumen eficaz de un bolsillo es el producto del área de la sección transversal del bolsillo en la superficie del tejido estructural (es decir, entre las superficies de los nudos) multiplicado por la profundidad del bolsillo en el que las fibras celulósicas en la banda pueden migrar durante el procedimiento para la fabricación de papel. El área de la sección transversal de los bolsillos es la misma que la estimación del área de los bolsillos (PA), como se describe en la TABLA 1 o la TABLA 2 anteriores. Por tanto, el volumen eficaz de los bolsillos puede calcularse sencillamente como el producto de la estimación del área de los bolsillos y la profundidad medida de los bolsillos.

Otra propiedad importante de un tejido estructural puede definirse como un índice volumétrico plano para el tejido. En términos generales, la suavidad, la capacidad de absorción y el calibre de los productos de papel fabricados con un tejido pueden verse influidos por el área de contacto del tejido, es decir, el área formada por las superficies de los nudos del tejido con las que la banda entra en contacto en el procedimiento para la fabricación de papel. Además, la suavidad, la capacidad de absorción y el calibre de los productos de papel pueden verse influidos por el tamaño de los bolsillos del tejido. El índice volumétrico plano proporciona una indicación del área de contacto y el tamaño de los bolsillos, ya que el índice volumétrico plano se calcula como la relación del área de contacto (CAR) (como se establece en la TABLA 1 o la TABLA 2 anteriores) multiplicada por el volumen eficaz de los bolsillos (EPV) multiplicado por cien, es decir, CAR * EPV * 100. La relación del área de contacto y el volumen eficaz de los bolsillos se pueden calcular usando las técnicas descritas anteriormente y, a continuación, se puede calcular fácilmente el índice volumétrico plano para el tejido.

Como sin duda apreciarán los expertos en la técnica, conocer las características de los nudos y los bolsillos de un tejido, tales como los tamaños y las densidades de los nudos y los bolsillos, proporciona una comprensión profunda del tejido. Un ejemplo de la aplicación que utiliza las características implica el desarrollo de correlaciones entre ciertas características de la superficie de contacto y los productos de papel resultantes. Con las correlaciones, se pueden desarrollar más configuraciones de tejido, y esas configuraciones se pueden caracterizar sin probar un tejido a escala completa en una máquina para la fabricación de papel. Por lo tanto, las técnicas descritas anteriormente para determinar las características de la superficie de contacto de un tejido pueden ahorrar tiempo y recursos a los fabricantes de tejidos y/o a los productores de papel que experimentan con diferentes tejidos.

Las técnicas descritas anteriormente también se pueden usar en procedimientos de análisis del desgaste en un tejido para la fabricación de papel. En uno de dichos procedimientos, se forma en un medio una primera representación de los nudos en una porción del tejido. Esta primera representación puede ser una impresión sobre una película de medición de la presión, o la representación puede ser una fotografía de una porción del tejido y almacenada en una cámara. Se genera una primera imagen de los nudos del tejido basada en la primera representación, como por ejemplo, escaneando la película de medición de la presión o descargando la fotografía de la cámara. A partir de la imagen generada, se puede determinar al menos una característica relacionada con el área de contacto del tejido como se describe anteriormente. A continuación, el tejido puede someterse al desgaste. Si el tejido está montado en una máquina para la fabricación de papel, el desgaste puede producirse sencillamente operando la máquina para la fabricación de papel. De forma alternativa, se puede realizar un desgaste simulado en el tejido lijándolo o puliéndolo.

Después de que se ha desgastado el tejido, se vuelve a realizar el procedimiento de obtener una imagen de una porción del tejido y determinar las características de la superficie de contacto. Es decir, se forma una segunda representación de los nudos en la porción del tejido en un medio, que se utiliza para generar una segunda imagen, que a su vez se analiza para determinar las características superficiales de la película. En este sentido, la segunda representación puede tomarse, o no, de la misma porción del tejido que la primera representación. Se esperaría que los nudos en el tejido aumentaran de tamaño como resultado del desgaste. Además, se pueden formar nuevos nudos en el tejido. Como parte de la caracterización de la superficie de contacto, los aumentos en el tamaño de los nudos se pueden cuantificar comparando el análisis de la segunda imagen después del desgaste y la primera imagen antes del desgaste. Dicho procedimiento de desgastar el tejido y, posteriormente, determinar las características de la superficie de contacto puede repetirse un número cualquiera de veces y con cualquier cantidad dada de desgaste entre cada análisis.

Una parte adicional de analizar el desgaste del tejido incluye correlacionar los productos de papel fabricados utilizando el tejido con los cambios en la superficie de contacto debido al desgaste. Por ejemplo, antes de tomar la primera representación del tejido, se forma un producto de papel utilizando el tejido. Las propiedades del producto de papel, como el tamaño de las cúpulas en el producto o el calibre del producto, se correlacionan luego con las características de la superficie de contacto determinadas mediante el análisis de la primera imagen formada por la primera representación. A continuación, se forma un segundo producto de papel utilizando el tejido, después de que el tejido sea sometido al desgaste y antes de que se tome la segunda representación del tejido. Las propiedades del producto de papel formado en segundo lugar se correlacionan luego con las características de la superficie de contacto determinadas mediante el análisis de la segunda imagen. Por tanto, se puede comprender cómo cambia el producto de papel formado a medida que se desgasta la configuración del tejido en particular.

En aspectos adicionales de la invención, las técnicas y procedimientos descritos anteriormente pueden usarse para comparar diferentes porciones de un tejido, particularmente, después de que el tejido pasa por una máquina para la fabricación de papel durante períodos de tiempo. Se sabe que diferentes porciones de un tejido a menudo mostrarán un desgaste diferente debido a irregularidades en la pista que sigue el tejido en la máquina para la fabricación de papel. De acuerdo con diferentes modos de realización, las técnicas de caracterización de superficies se pueden aplicar, por ejemplo, a diferentes porciones de un tejido antes y después de que el tejido pase por una máquina para la fabricación de papel. De forma alternativa, las técnicas de caracterización de superficies se pueden aplicar a diferentes porciones del tejido mientras el tejido todavía está montado en la máquina para la fabricación de papel. Por tanto, se puede comprender cómo se desgastan las diferentes porciones de un tejido en una máquina para la fabricación de papel.

De acuerdo con otro aspecto más de la invención, la caracterización de la superficie de contacto puede usarse para obtener un tejido para fabricar un producto de papel con una estructura tridimensional en particular. Las Figuras 11A y 11B demuestran dicho procedimiento. La Figura 11A muestra un ejemplo de una imagen 800 de un producto de papel que se analiza usando las técnicas descritas anteriormente. En particular, el producto de papel tiene una estructura tridimensional que incluye una pluralidad de cúpulas separadas por áreas de apoyo. Como se describe anteriormente, dicho producto de papel se puede fabricar usando un tejido estructural. Sin embargo, si no se conoce la configuración de tejido estructural específico que se usó para realizar dicho producto, se puede usar un procedimiento de acuerdo con la invención para identificar la configuración del tejido estructural. Como se muestra en la Figura 11A, se puede dibujar un contorno 802A en la imagen del producto de papel utilizando el programa de análisis en un área de apoyo del producto de papel, que se corresponde con la posición de un nudo del tejido estructural utilizado para fabricar el producto de papel. Además, se puede dibujar un sistema de coordenadas que incluye las guías 812 y 814 a través del contorno 802A y las posiciones que se corresponden con otros nudos. Obsérvese que las cúpulas en el producto de papel se corresponden con los bolsillos en la estructura de tejido y, por consiguiente, el sistema de coordenadas se dibuja sin pasar a través de las cúpulas.

Después de que se forma el contorno 802A y se dibuja el sistema de coordenadas con las guías 812 y 814, como se muestra en la Figura 11A, se pueden buscar las coincidencias entre el contorno 802A y el sistema de coordenadas y las imágenes de tejidos para determinar una configuración que produzca la estructura tridimensional del producto de papel. Un ejemplo de dicha coincidencia se muestra en la Figura 11B, en la que el contorno 802A y el sistema de coordenadas con las guías 812 y 814 se superponen sobre una imagen 800A de un tejido. Obsérvese que el contorno 802A coincide con el tamaño y la forma de un nudo en el tejido, y que las guías pasan a través de los nudos, pero no las áreas que se corresponden con los bolsillos del tejido. Esta coincidencia indica que el tejido que se muestra en la imagen 800A podría usarse para producir un producto de papel similar al que se muestra en la imagen 800.

Buscar las coincidencias entre el contorno y el sistema de coordenadas de un producto de papel con un tejido particular puede facilitarse creando una base de datos de búsqueda de tejidos conocidos. Dicha base de datos incluiría las características de la superficie de contacto de los tejidos previamente determinadas, como el tamaño de los nudos, la ubicación, el tamaño de los bolsillos, etc. Después de determinar los tamaños y las posiciones de los nudos y los bolsillos del tejido a partir del contorno y el sistema de coordenadas formado a partir del producto de papel, se puede buscar en la base de datos tejidos con tamaños y posiciones similares de nudos y bolsillos.

Para facilitar el procedimiento de buscar las coincidencias entre una imagen analizada de un producto de papel y un tejido, se pueden utilizar parámetros adicionales que se desarrollan en el análisis del producto de papel. Uno de esos parámetros adicionales es la frecuencia con la que un conjunto de guías cruza una guía del otro conjunto de guías. Obsérvese que un "conjunto" de guías se refiere a guías paralelas, por ejemplo, la guía 812 y todas las guías paralelas a la misma para formar un conjunto. En la Figura 11A, la frecuencia del conjunto de guías que incluye la guía 812 se calcularía, por ejemplo, determinando con el programa de análisis la distancia entre dos de las guías que cruzan la guía 810, medida a lo largo de una guía 810. Por ejemplo, si las guías que cruzan la guía 810 estaban espaciadas 0,130 cm de distancia según se midió a lo largo de la guía 810, entonces las guías de cruce tendrían una frecuencia de 7,7 cm-1 (1/0,130 cm). Se podría realizar un cálculo de frecuencia similar para el otro conjunto de guías que cruzan la guía 812 midiendo el espaciado entre las guías de este conjunto a lo largo de una de las guías 812. Una vez determinada, la frecuencia en el espaciado de las guías para un producto de papel podría coincidir con la frecuencia previamente determinada del espaciado de las guías para los tejidos, que se han almacenado en una base de datos con capacidad de búsqueda.

Otro parámetro que se puede calcular para facilitar el procedimiento de buscar las coincidencias entre los nudos contorneados y las guías de un producto de papel con un tejido en particular es el ángulo con respecto a las guías de un conjunto desde una línea de referencia. Por ejemplo, la línea de escala SC en la Figura 11A podría usarse como referencia y el ángulo a podría determinarse entre la línea de escala SC y un conjunto de guías. También se podría determinar el ángulo desde la línea de escala SC al otro conjunto de guías. Una vez determinados, podrían buscarse las coincidencias entre los ángulos desde la referencia a los conjuntos de guías para un producto de papel y los ángulos previamente determinados desde la referencia a los conjuntos de guías para tejidos, que se han almacenado en una base de datos de búsqueda.

Si bien los procedimientos descritos anteriormente se describen en términos de buscar las coincidencias entre un producto de papel y un tejido conocido, se apreciará fácilmente que otros modos de realización incluyen seleccionar un tejido conocido hecho sobre una estructura de papel tridimensional deseada, pero aún no producida. Es decir, se podría crear un contorno de nudos o nudos en una imagen en blanco, y se podría crear un patrón de nudos y bolsillos dibujando guías en la imagen en blanco. Luego se podrían buscar las coincidencias entre la imagen creada y un tejido conocido de la forma descrita anteriormente.

En otro modo de realización más, se podría diseñar y fabricar un tejido a partir del análisis de una imagen de producto de papel o a partir de una imagen creada que representa una configuración de nudos y bolsillos. En este procedimiento, los hilos de la urdimbre y de la trama se eligen para que se correspondan con la configuración deseada de nudos y bolsillos, según se determina mediante el análisis de la imagen del producto de papel o creada en una imagen en blanco. Las técnicas para producir tejidos con patrones de tejido particulares de hilos de la urdimbre y de la trama son bien conocidas en la técnica. Por tanto, se podría producir un tejido con la configuración elegida de hilos de la trama y de la urdimbre.

En otros modos de realización de mi invención, las técnicas de caracterización de tejidos descritas en el presente documento pueden usarse para modificar la configuración de un primer tejido para la fabricación de papel con el fin de producir un nuevo segundo tejido para la fabricación de papel que tiene características diferentes. En estos modos de realización, se determina al menos una característica de los nudos o los bolsillos del primer tejido para la fabricación de papel con las técnicas descritas anteriormente. La característica puede ser, por ejemplo, una o más de las características descritas en la TABLA 1 o TABLA 2 anteriores. Además, la característica puede ser la profundidad de los bolsillos o el volumen eficaz de los bolsillos, que se determinan de acuerdo con las técnicas descritas anteriormente. A partir de la característica o características determinada(s), se crea un diseño del tejido modificado en el que se cambian la característica o características. Por ejemplo, la profundidad de los bolsillos se puede incrementar desde la profundidad de los bolsillos medida en el primer tejido para la fabricación de papel. Los expertos en la técnica apreciarán los factores que determinan las características de un tejido para la fabricación de papel y, como tal, apreciarán cómo el diseño del primer tejido para la fabricación de papel puede ser alterado para producir el nuevo tejido para la fabricación de papel que tenga las características diferentes. Por ejemplo, un aspecto del tejido, como uno o más diámetros de hilo, densidades de hilo, formas de hilo, patrones de tejido y el ajuste de calor utilizado para unir los hilos entre sí, podría alterarse para producir el segundo tejido para la fabricación de papel que tiene la característica o características modificadas. Uno de los muchos ejemplos de técnicas de fabricación de tejidos para la fabricación de papel que utilizan algunos de estos factores puede verse en la patente de los EE. UU. n.° 6.350.336.

Además de, o junto con, los modos de realización para modificar la configuración de un diseño de tejido para la fabricación de papel, las características de los productos de papel fabricados utilizando los tejidos estructurales pueden usarse en el desarrollo de un tejido para la fabricación de papel que tenga características particulares. Por ejemplo, las características de un primer tejido para la fabricación de papel se pueden determinar usando las técnicas descritas anteriormente. El primer tejido para la fabricación de papel también se puede utilizar para fabricar un producto para la fabricación de papel, por ejemplo, utilizando los procedimientos para la fabricación de papel descritos anteriormente. A continuación, se pueden determinar las características del producto de papel y, a continuación, correlacionarlas con las características determinadas del primer tejido para la fabricación de papel. Por ejemplo, las densidades y las alturas de las cúpulas formadas en el producto de papel se pueden medir examinando las cúpulas con un microscopio. Como se ha analizado anteriormente, las cúpulas se forman en los bolsillos del tejido para la fabricación de papel. De ello se desprende que la densidad y la profundidad de los bolsillos determinadas en un tejido para la fabricación de papel pueden correlacionarse con la densidad y la altura de las cúpulas encontradas en un producto de papel que fue fabricado con el tejido para la fabricación de papel. A continuación, estas correlaciones se pueden utilizar para determinar qué producto de papel se podría esperar que se fabricara con otro tejido para la fabricación de papel que tenga características comparables. Además, como se describe anteriormente, podría desarrollarse un nuevo diseño de tejido para la fabricación de papel, con características ajustadas para producir productos de papel con características modificadas según se desee.

Aunque esta invención ha sido descrita en ciertos modos de realización ejemplares específicos, muchas modificaciones y variaciones adicionales serán evidentes para los expertos en la técnica a la luz de esta divulgación. Por tanto, debe entenderse que la presente invención se puede poner en práctica de otra forma que no sea la específicamente descrita. Por tanto, los modos de realización ejemplares de la invención deben considerarse en todos los aspectos como ilustrativos y no restrictivos, y el alcance de la invención debe determinarse únicamente por las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para determinar los rasgos característicos de un tejido (48, 312), el procedimiento que comprende:

formar una representación de una porción de una superficie del tejido, la representación que muestra las ubicaciones y los tamaños de los nudos (206, 208) y los bolsillos (210) en la superficie del tejido (48, 312);

generar una imagen (600) de la porción de la superficie del tejido (48, 312) a partir de la representación; visualizar al menos una porción de la imagen (600) en una pantalla asociada con un ordenador que tiene un procesador; el procedimiento que se caracteriza por

dibujar un contorno (602A) alrededor de al menos uno de los nudos (206, 208) visualizados en la imagen (600); y

dibujar guías (610, 612) en la imagen visualizada (600) de manera que las guías (i) pasen por el centro del nudo contorneado, (ii) pasen a través de otros nudos visualizados en la imagen, y (iii) constituyan una forma que rodee las áreas de la imagen (600) que se corresponden con los sitios donde se forman los bolsillos (210) entre los nudos (206, 208),

en el que el contorno (602A) y las guías (610, 612) se dibujan utilizando un programa de análisis de imágenes almacenado en un medio no transitorio y legible por ordenador.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una etapa de determinar al menos uno de entre la longitud del nudo contorneado (206, 208), la anchura del nudo contorneado (206, 208) y las ubicaciones de los nudos (206, 208) a lo largo de las guías (610, 612),

en el que la determinación se realiza mediante el programa de análisis de imágenes.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la forma que rodea las áreas de la imagen (600) que se corresponden con los sitios donde se forman los bolsillos (210) entre los nudos (206, 208) es un paralelogramo.

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además una etapa de calcular al menos uno de entre un porcentaje de la superficie del tejido (48, 312) que se corresponde con los nudos y una densidad de los bolsillos,

en el que el cálculo utiliza las determinaciones de la longitud del nudo contorneado (206, 208), la anchura del nudo contorneado (206, 208) y las ubicaciones de los nudos (206, 208) a lo largo de las guías (610, 612).

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la representación está formada por uno de (i) presionar el tejido contra una película de medición de la presión, (ii) tomar una fotografía del tejido y (iii) presionar el tejido contra papel encerado.

6. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procedimiento además comprende:

determinar los tamaños y las ubicaciones de los nudos (206, 208) en la visualización de la representación; dibujar una celda unitaria (613) para la porción de la superficie del tejido en la imagen visualizada (600), en el que la celda unitaria (613) está definida por las guías (610, 612) que (i) pasan por los centros nudos (206, 208) y (ii) constituyen formas que rodean áreas de la imagen que se corresponden con los sitios donde se forman los bolsillos (210) entre los nudos (206, 208); y

calcular al menos una propiedad de la superficie del tejido a partir de las propiedades de la celda unitaria (613) formada por las guías (610, 612),

en el que el contorno y las guías (610, 612) se dibujan utilizando un programa de análisis de imágenes almacenado en un medio no transitorio y legible por ordenador.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la etapa de cálculo incluye una etapa de calcular al menos uno de entre un porcentaje de la superficie del tejido que se corresponde con los nudos (206, 208) y una densidad de los bolsillos (210), y

en el que el cálculo utiliza los tamaños de los nudos (206, 208) a lo largo de las guías (610, 612).

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