SE531863C2 - Anordning och metod för mätning av hastigheten hos en rörlig pappersbana - Google Patents

Description

20 25 30 35 853 avbildningsanordningen är positionerade vid motsatta sidor av banan, och avbildningsanordningen fångar ljuset som transmitteras genom banan. Mätningarna utförs endast i maskinriktningen En metod för borrfiltrering av viramönstret från bilden beskrivs också.

Japansk patentansökan 2003-213585 beskriver papperskvalitet användande transmitterat ljus, där två eller flera kameror kan positioneras en apparat för övervakning av tvärs över banan.

US~patent 6,li8,l32 beskriver ett system för mätning av hastighet, förskjutning och sträckning på en rörlig yta eller bana med material. Systemet innefattar två fotosensorfält ordnade med ett visst avstånd mellan dem längs en maskinriktning. Bilder från de två fälten jämförs, och förskjutningen av ett unikt mönster på banytan mäts och används för att beräkna de önskade parametrarna. Reflekterat ljus används.

Emellertid, ett behov existerar för mera effektiva och exakta metoder för mätning av hastigheten hos en rörlig pappersbana.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en förbättrad metod och anordning för mätning av hastigheten hos en rörlig pappersbana.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att möjliggöra mätning av hastigheten i tvärriktningen hos banan.

Enligt en aspekt av uppfinningen, tillhandahålls en anordning för mätning av hastigheten av en rörlig pappersbana. Anordningen innefattar åtminstone en ljuskälla som är riktad mot en första yta på pappersbanan, och anordnad att transmittera ljus genom banan. l tillägg innefattar anordningen åtminstone en bildfångande anordning riktad mot en andra yta på banan, som är anordnad att mottaga det transmitterade ljuset och producera en tvådimensionell bild av en sektion av pappersbanan. Anordningen innefattar vidare en reglerenhet, anordnad att mottaga tvådimensionella bilder från den åtminstone en bildfångande anordningen. Reglerenheten innefattar ett beräkningsorgan som är anordnat att beräkna maskinriktningen och/eller hastighetskomponenten hos pappersbanan i tvärriktningen genom beräkning av tvärkorrelationen hos två tvådimensionella bilder. 10 15 20 25 30 35 1.51 um »ae-ä E12' IT31"- m 3 Enligt en annan aspekt av uppfinningen, tillhandahålls en papperstillverkningsmaskin, innefattande åtminstone en anordning för mätning av hastigheten hos den rörliga banan såsom beskrivits ovan.

Enligt ytterligare en annan aspekt av uppfinningen, tillhandahålls en metod för mätning av hastigheten hos en rörlig pappersbana. Metoden innefattar stegen: a) transmittering av ljus från åtminstone en ljuskälla genom pappersbanan; b) fångande transmitterat ljus användande åtminstone en bildfångande anordning o) producerande en första tvådimensionell bild av en sektion av nämnda pappersbana baserad på det fångade transmitterade ljuset från steg b); d) återigen transmittering av ljus från åtminstone en ljuskälla genom nämnda pappersbana; e) återigen fångande nämnda transmitferade ljus användande åtminstone en bildfångande anordning f) producerande en andra tvådimensionell bild av en sektion av nämnda pappersbana baserad på det fångade transmitterade ljuset frán steg e); g) beräkning av hastighetskomponenten hos pappersbanan i rnaskinriktningen och/eller tvårriktningen genom beräkning av tvärkorrelationen mellan de första och andra bilderna.

Enligt en utföringsform av uppfinningen, medför steget av beräkning av hastighetskomponenten (steg g) ovan) utväljande en första undersökningsyta från den första ytan, och en andra undersökningsyta frän den andra bilden. De två bilderna fångas sekventiellt, separerade genom ett tidsavstånd dt, vilket måste vara tillräckligt litet så att åtminstone en del av banan reproduceras i båda bilderna. Den relativa rörelsen dx bestäms första och andra sedan mellan de genom utförande av en tvärkorrelation undersökningsytorna. Slutligen, beräknas hastighetskomponenten dx/dt hos pappersbanan.

Alltigenom denna ansökan avser termen “bildfångande anordning” att omfatta alla typer av anordningar kapabla att fånga en bild eller sekvens av bilder, tex. en kamera användande fotografisk film, videokamera, etc, Både färg- och en CCD-kamera, fotosensorfält, monokroma anordningar (t.ex. färgkameror och svartvita kameror) kan tänkas.

Termen "ljuskälla" är avsedd att omfatta alla typer av anordningar kapabla att utsända ljus, tex, en konventionell glödlampa, eljus-emitterande diod (LED), fluorescerande lampa. incandescerande lampa, xenon-båglarnpa etc. Både pulsade och kontinuerliga ljuskällor är tänkbara. 10 15 20 25 30 35 Li.) nä! CU m Liwi Såsom nämnts ovan, hänvisar termen "rörlig pappersbana” primärt till en rörlig vira eller viror innehållande en massasuspension. Emellertid avses termen också att omfatta alla rörliga banor eller ark av pappers- eller pappersliknande material, exempelvis ett ark av papper matat genom en printer.

En fördel med föreliggande uppfinning är att genom användning av transmitterat ljus i kombination med en tvärkorrelationsteknik för mätning av hastigheten, kan beräkningen utföras snabbare och med högre noggrannhet jämfört med kända lösningar.

En ytterligare fördel med den föreliggande uppfinningen är att den möjliggör mätning av hastighet i tvärriktningen, vilket gör det möjligt att detektera tex. ojämn sträckning hos banan mera exakt än i tidigare lösningar, där rörelse i tvärriktning inte tas hänsyn till.

Föreliggande uppfinning är likaväl applicerbar pà fourdrinier-, dubbelvira-, och hybrid- papperstillverkningsmaskiner.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Kännetecknen och fördelarna hos den föreliggande uppfinningen kommer att bli ännu tydligare genom den följande detaljerade beskrivningen och de medföljande ritningarna, där FlG. 1 illustrerar en anordning enligt en utföringsform av uppfinningen, användande en enda bildfångande anordning FlG. 2 illustrerar en anordning enligt en andra utföringsform av uppfinningen, där flera bildfángande anordningar är positionerade längs tvärriktningen.

FlG. 3 illustrerar en papperstillverkningsmaskin enligt en aspekt av uppfinningen.

FlG. 4 illustrerar en papperstillverkningsmaskin enligt en utföringsform av uppfinningen, där flera anordningar för mätning av hastighet är positionerade pä olika ställen.

FIG. 5 är ett flödesschema illustrerande en metod för mätning av hastigheten hos en rörlig bana enligt en aspekt av uppfinningen.

FlG. 6 iilustrerar en tvärkorrelationsberäkning enligt en utföringsform av uppfinningen.

Detaljerad beskrivning Nu hänvisande till FIG. 1, illustreras en anordning 100 för mätning av hastigheten hos en pappersbanaMO enligt en utföringsform av uppfinningen. Anordningen 100 innefattar en enda bildfängande anordning 110 ( tex. en CCD-kamera), en enda ljuskälla 120 och en reglerenhet 130. Reglerenheten 130 innefattar beräkningsorgan 150. Den bildfångande 10 15 20 25 30 35 5 anordningen 110 är positionerad ett kort avstånd ovanför banan 140, och den enda ljuskällan 120 ar positionerad ett kort avstånd nedanför banan 140, mitt emot den bildfångande anordningen 110. l drift, kommer reglerenheten 130 att sända en signal till den bildfångande anordningen 110 instruerande denna att fånga en bild. Samtidigt, sänder reglerenheten 130 en signal till ljuskällan 120 instruerande denna att sända en ljuspuls. Ljuset sänt från ljuskällan 120 kommer att transmitteras genom banan 140 och fångas av den bildfångande anordningen 110, resulterande i en första bild. Efter ett kort tidsintervall dt, kommer reglerenheten 130 återigen sända signaler till den bildfångande anordningen 110 och ljuskällan 120, resulterande i en andra bild. Reglerenheten 130 är anordnad att välja tidsintervallet dt så att åtminstone någon del av banan 140 fångas i båda bilderna. Båda bilderna mottas av reglerenheten 130, som instruerar beräkningsorganet 150 att beräkna hastigheten baserad på de två bilderna. Slutligen utför beräkningsorganet 150 beräkningen användande tvärkorrelation mellan de två bilderna. Tvärkorrelationsberäkningen kommer att beskrivas mer i detalj i samband med FIG. 6 nedan.

Alternativt kan ljuskällan 120 vara kontinuerlig (d.v.s. konstant transmitterande ljus genom banan 140) i vilket fall signalen från reglerorganet 130 till ljuskällan inte är nödvändig.

Enligt en utföringsform av uppfinningen utförs tidsbestämda hastighetsmätningar. l andra ord, lnstrueras den bildfångande anordningen 110 av reglerenheten 130 att kontinuerligt fånga bilder. Beräkningsorganet 150 beräknar hastigheten genom tvärkorrelatíon mellan varje par av efterföljande bilder.

Nu hänvisas till FlG. 2, vilken illustrerar en anordning 200 för mätning av hastigheten hos en pappersbana 140 enligt en annan utföringsform av uppfinningen. Denna anordning använder fyra bildfångande anordningar 210, positionerade längs tvärriktningen av banan 140, och fyra ljuskällor 220 också positionerade längs tvärriktningen av banan 140, mitt 6m0ï de bildfångande anordningarna 210. l denna utformning, positioneras de bildfångande anordningarna 210 fördelaktigt så att de täcker hela bredden av banan 140, därigenom tillhandahållande mera tillförlitliga mätningar i tvärriktningen_ Även om FIG. 2 visar en uppställning med fyra bildfångande anordningar och fyra ljuskällor, kan hur många sådana anordningar som helst användas. l synnerhet kan antalet bildfångande anordningar vara större eller mindre än antalet ljuskällor, så länge som ljuskällan eller ljuskällorna är anordnade att tillhandahålla tillräcklig upplysning. 10 15 20 25 30 35 f Ti wei “är lïä Cl? |.i'i 6 Det är uppenbart att tidsbestämda hastighetsmätningar också kan utföras i denna utformning, på samma sätt som beskrivs i samband med FIG. 1 ovan.

FlG. 3 illustrerar en papperstillverkningsmaskin 300 enligt en aspekt av uppfinningen, FlG. 2.

Papperstillverkningsrnaskinen 300 innefattar en inloppslàda 310, från vilken massan kommer innefattande en anordning för mätning av hastighet såsom visas i ut, och bearbetningsorgan 320, som används för att reglera olika parametrar och inställningar hos pappertillverkningsmaskinen 300. l drift, skickar reglerorganet 130 information till bearbetningsorgat 320 rörande den beräknade hastigheten i maskin- och/eller information för att 320 använder denna reglera tvärriktning. Bearbetningsorganet inloppslàdan 310. l synnerhet kan variationer i utloppsmunstyckets öppning i tvärriktningen och/eller utspädningen justeras genom bearbetningsorganet 320.

FIG. 4 illustrerar en papperstillverkningsmaskin 400 enligt en utföringsform av uppfinningen, innefattande tvâ anordningar för mätning av hastighet positionerade vid olika ställen längs maskinriktningen. Den första anordningen innefattar bildfàngande anordningar och ljuskällor 420, och 440. 420 och 440 är bearbetningsenheten 320. reglerenhet Reglerenheter båda 2105M03 Ü" Det är uppenbart att mer än tvà anordningar för mätning av hastighet kan användas, och att anordningarna kan positioneras vid olika ställen i papperstillverkningsmaskinen 400. l en föredragen utföringsform, är en anordning för mätning av hastighet integrerad i ett element av formningsbordet hos papperstillverkningsmaskinen 400. Exempelvis kan anordningen integreras i sugöppningen.

Fördelaktigt placeras anordningen eller anordningarna i ett läge någonstans mellan inloppslàdan och torkningssektionen hos papperstillverkningsmaskinen 400.

FlG. 5 är ett flödesschema illustrerande en metod för mätning av hastigheten av en rörlig bana enligt en aspekt av uppfinningen. Metoden startar med steg 501, som innebär transmitterande av ljus från åtminstone en ljuskälla genom pappersbanan. l steg 502, fångas det transmitterade ljuset användande åtminstone en bildfàngande anordning. l steg 503. produceras en första tvàdimensionell bild av en sektion av pappersbanan, baserad pä det fångade transmitterade ljuset från steg 502. En andra tvàdimensionell bild produceras i steg 504-506. l steg 504, transmitteras ljus igen från åtminstone en ljuskälla genom pappersbanan (som i steg 501). l steg 505, fångas det transmitterade ljuset användande åtminstone en bildfàngande anordning (motsvarande steg 502). l steg 506, produceras en 10 15 20 25 30 35 Bëïš 7 andra tvådimensionell bild av en sektion av pappersbanan, baserad på det fångade transmitterade ljuset från steg 505. Slutligen, i steg 507 beräknas hastighetskomponenten hos pappersbanan i maskinriktningen och/eller tvärriktningen genom beräkning av tvärkorrelation hos nämnda första och andra bilder.

Metoden kan upprepas hur många gånger som helst (exempelvis, en gång i minuten, en gång i timmen, eller med slumpmässiga tidsintervaller), såsom indikeras genom steg 508a.

Enligt utföringsformen av uppfinningen där tidsbestämda mätningar utförs (beskriven i samband med FIG. 1 ovan), skulle metoden istället fortsätta med steg 508b. l steg 508b, görs den andra tvådimensionella bilden erhållen i steg 506 till den nya första tvådimensionella bilden. Stegen 504-506 utförs sedan igen, resulterande i en ny andra tvådimensionell bild, och en ny beräkning utförs i steg 507 användande de nya första och andra bilderna. Med andra ord, utförs beräkningen i steg 507 alltid användande de två senast fångade efterföljande bilderna.

FlG. illustrerar tvärkorrelationsberäkningen enligt en utföringsform av uppfinningen. Två bilder 610 och 620 har fångats, separerade av ett tidsavstånd dt. I bilden 610 kan en abrupt förändring i strukturen ses. Samma strukturförändring är också fångad i bild 620 men är något forskjuten på grund av tidsskillnaden mellan bilderna. Tvärkorrelationsberäkningen börjar genom utväijande av mindre delar, kallade undersökningsområden, från bilderna 610 och 620. I FIG. 6, är fyra undersökningsområden indikerade. Tvärkorrelationen utförs sedan parvis på de utvalda undersökningsområdena. FlG. 6 visar tvärkorrelationen mellan undersökningsområden 612 och 622. Genom detektering av mönster förekommande i båda områdena 612 och 622 (d.v.s. strukturförändringar i detta exempel) kan rörelsen dx bestämmas. Hastigheten beräknas sedan som dx/dt.

Denna metod kan användas i både maskinriktningen och tvärriktningen. Även om föreliggande uppfinning har beskrivits såsom hänförd till papperstillverkning, inser fackmannen att samma anordning och metod är lika applicerbar i alla situationer där det är önskvärt att mäta hastigheten hos en rörlig bana eller ark av material. Exempelvis kan den uppfinningsmässiga iden användas för att mäta och justera pappershastigheten i en printer.

Den föregående detalierade beskrivningen är avsedd att illustrera och tillhandahålla lättare förståelse av uppfinningen, och skall inte vara konstruerade som begränsningar. Alternativa 82-33 8 utföringsformer kommer att vara uppenbara för fackmannen inom området utan att avvika från företiggande uppfinnings anda och ram.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 Ul iZi-J .a CD lT-l W 9 Patentkrav 1. Anordning (100) för mätning av hastigheten hos en rörlig pappersbana (140) som har motstáende första och andra ytor, kännetecknad av att den innefattar: a) åtminstone en ljuskälla (120) riktad mot nämnda första yta och anordnad att transmittera ljus genom nämnda pappersbana (140); b) åtminstone en bildfångande anordning (110) riktad mot nämnda andra yta, och anordnad att mottaga nämnda transmitterade ljus och producera en tvàdimensionell biid av en sektion av nämnda pappersbana (140), c) en reglerenhet (130), anordnad att reglera nämnda åtminstone en ljuskälla (120) och åtminstone en ljusfångande anordning (110), och att mottaga tvådimensionella bilder från åtminstone en bildfångande anordning (110), och innefattande beräkningsorgan (150) anordnat att beräkna hastighetskomponenten hos nämnda pappersbana (140) i maskinriktningen och/eller tvärriktningen genom beräkning av tvärkorrelationen mellan två tvådimensionella bilder. Anordning (200) enligt krav 1, innefattande åtminstone två bildfångande anordningar (210) positionerade i serie längs tvärriktningen hos nämnda pappersbana. Anordning enligt krav 2, i vilken nämnda åtminstone två bildfångande anordningar är anordnade att producera bilder täckande, tillsammans, hela den tvärriktade bredden hos pappersbanan_ Anordning enligt något av kraven 1-3, i vilken nämnda reglerenhet är anordnad att bringa var och en av de åtminstone en bildfångande anordningarna att fånga en första och andra bild i snabb följd, så att åtminstone en del av nämnda rörliga bana reproduceras i både den första och den andra bilden, och i vilken nämnda beräkningsorgan är anordnad att beräkna tvärkorrelationen mellan nämnda första och andra bild. Anordning enligt något av kraven 1-3, i vilken var och en av nämnda åtminstone en ljusskälla är anordnad att sända två pulser av ljus i två skilda delar av spektrumet, och var och en av nämnda åtminstone en bildfångande anordning är anpassad att fånga två separata delar av spektrumet från nämnda transmitterade ljus och producera två motsvarande bilder, och i vilken nämnda beräkningsorgan är anordnad att beräkna tvärkorrelationen mellan två motsvarande bilder. Anordning enligt något av kraven 1-5, i vilken nämnda reglerenhet är anordnad att instruera nämnda en eller flera bildfàngande anordningar att kontinuerligt fånga bilder. 10 15 20 25 30 35 10. 11. ifi tiil ma E57 G1 FM 10 Anordning enligt något av kraven 1-6, i vilken nämnda reglerorgan är vidare anordnat att mottaga nämnda beräknade hastighetskomponent från beräkningsorganet och använda nämnda beräknade hastighetskomponent att skicka feedbacksignaler till en papperstillverkningsmaskin, där nämnda feedbacksignaler är anpassade att ge realtidsjustering av hastigheten hos pappersbanan i maskinriktningen och/eller tvärriktningen. Papperstillverkningsmaskin innefattande en inloppslåda (310) och bearbetningsorgan (320), kännetecknad av att den innefattar åtminstone en anordning för mätning av hastigheten hos en rörlig pappersbana (210, 130) enligt något av kraven 1-6. Papperstillverkningsmaskin enligt krav 8, i vilken åtminstone en av nämnda anordningar är integrerad i forntningsbordet. 8-9, i vilken nämnda bearbetningsorgan (320) är anordnai att mottaga en beräknad hastighetskomponent från Papperstillverkningsmaskin enligt något av kraven nämnda en eller flera anordningar för mätning av hastigheten hos en rörlig pappersbana (210, 130), och att använda nämnda beräknade hastighetskomponent för att reglera nämnda inloppslåda (310), därigenom utföra realtidsjustering av hastigheten hos pappersbanan i maskinriktningen och/eller tvarriktningen. Metod för mätning av hastigheten hos en rörlig pappersbana, innefattande följande steg: a) transmitterande ljus från åtminstone en ljuskälla genom nämnda pappersbana; b) fångande nämnda transmitterade ljus genom användning av åtminstone en bildfångande anordning; c) producerande en första tvådimensionell bild av en sektion av nämnda pappersbana baserad pä det fångade transmitterade ljuset från steg b); d) återigen transmitterande ljus från åtminstone en ljuskälla genom nämnda pappersbana; e) återigen fängande nämnda transmitterade ljus genom användning av åtminstone en bildfångande anordning; bild av en sektion av nämnda pappersbana baserad på det fångade transmitterade ljuset från steg e); f) producerande en andra tvådimensionell g) beräknande av hastighetskornponenten hos nämnda pappersbana i maskinriktningen och/eller tvärriktningen genom beräkning av tvärkorrelationen mellan nämnda första och andra bilder. 10 15 20 53? 353 11 12. Metod enligt krav 11, i vilken stegen b) och e) är separerade genom ett tidsavstånd dt. där dt är tillräckligt litet så att åtminstone del av nämnda rörliga pappersbana reproduceras i både den första och andra bilden. 13. Metod enligt krav 11 eller 12, i vilken stegen a)-g) upprepas vilket antal gånger som helst. 14. Metod enligt krav 11 eller 12, innefattande de ytterligare stegen av: h) görande den andra tvâdimensionella bilden, erhàllen i steg f), till den nya första tvàdimensionella bilden; i) upprepande stegen d)-h) vilket antal gånger som helst. 15. Metod enligt krav 12 eller 14, i vilken steg g) omfattar delstegen av: a) utväljande ett första undersökningsområde från nämnda första bild; b) utväljande ett andra undersökningsomràde från nämnda andra bild; c) bestämning av den relativa rörelsen dx genom utförande av tvärkorrelation mellan nämnda första och andra undersökningsområden; d) beräkning av hastighetskomponenten hos nämnda pappersbana i maskin- riktningen och/eller tvärriktningen som dx/dt. 16. Metod enligt något av kraven 11-15, innefattande ytterligare stegen av användning av nämnda beräknade hastighetskomponent för att utföra realtidsjusteringar av hastigheten hos pappersbanan i maskinriktningen och/eller tvärriktningen_