SU1762234A1 - Method for stereoscopic study of paper microstructure - Google Patents

Abstract

Использование: в измерительной технике с применением оптических средств. Сущность изобретени : образцы бумаги устанавливают на предметном столике и производ т стереонаведение на точки поверхности образца и измерение по трем ко- ординатам его микроструктуры с использованием оптических измерительных элементов. В качестве оптических измерительных элементов используют измерительные марки и оптические клинь . Их устанавливают в обеих ветв х оптической системы стереомикроскопа в плоскостиполучени изображени  микроструктуры образца. Образуют изображение мнимой марки и используют его при стереонаведении и измерении элементов микроструктуры поверхности образца бумаги . 2 табл. 1 ил.Usage: in the measuring technique with the use of optical means. SUMMARY OF THE INVENTION: Paper samples are mounted on the sample stage and stereoavigation is performed at points on the sample surface and measured at the three coordinates of its microstructure using optical measurement elements. Measuring marks and optical wedges are used as optical measuring elements. They are installed in both branches of the optical system of the stereomicroscope in the plane of obtaining the image of the microstructure of the sample. They form an image of an imaginary mark and use it in stereo-guiding and measuring elements of the microstructure of the surface of a paper sample. 2 tab. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к способам определени  микроструктуры бумаги и картона с помощью оптических средств.The invention relates to methods for determining the microstructure of paper and paperboard using optical means.

Известен способ определени  шероховатости бумаги с помощью профилографа- профилометра,иглакоторогоThere is a method for determining the roughness of paper using a profilograph-profilometer, the needle of which

передвигаетс  по поверхности исследуемого материала.moves on the surface of the material under study.

К недостатку указанного способа относитс  то, что при контакте с поверхностью бумаги механическое воздействие на нее приводит к искажению результатов определени  шероховатости, так как профиль бумаги получаетс  сглаженным.The disadvantage of this method is that when it comes into contact with the paper surface, the mechanical action on it causes a distortion of the roughness results, since the paper profile is smoothed.

Известен бесконтактный способ контрол  пр молинейности поверхности с помощью устройства с оптической проекционной системой с двум  ветв миA non-contact method is known for controlling the surface linearity using a device with an optical projection system with two branches.

дл  проектировани  измерительных марок на контролируемую поверхность и дл  передачи их изображени  на ось афокальной оборачивающей системы и получени  показаний с отсчетного микроскопа.to design measuring marks on the monitored surface and to transfer them to the axis of the afocal reversing system and to obtain readings from a reading microscope.

Недостатками способа  вл етс  следующее .The disadvantages of the method are the following.

Стереоскопическое наблюдение предмета не обеспечиваетс  ввиду того, что в устройстве оптическа  система  вл етс  монокул рной , а проектирование марок на поверхность предмета производитс  с некоторого базиса под большим углом Кроме того, монокул рное наведение на элементы предмета по сравнению со стереоскопическим в несколько раз ниже по точности и требуетс  длительное врем  на изучение и измерение элементов структурыStereoscopic observation of the object is not provided due to the fact that the optical system is monocular in the device, and the design of marks on the surface of the object is made from a certain basis at a large angle. Moreover, the monocular guidance on the elements of the object is several times lower than that of stereoscopic and it takes a long time to study and measure the elements of the structure

XIXi

ОABOUT

ю ю соyu so

JJ

объекта. Большой угол проектировани  марок затрудн ет измерение элементов, а в мертвых зонах делает его невозможным.object. The large angle of design marks makes it difficult to measure elements, and in dead zones makes it impossible.

Ближайшим аналогом  вл етс  способ стереоскопического исследовани  микроструктуры бумаги, включающий установку образца на предметном столике стереомик- роскопа, стеронаведение на точки поверхности образца и измерение по трем координатам его микроструктуры с использованием оптических измерительных элементов и запись результатов измерени .The closest analogue is a stereoscopic study of the microstructure of paper, including placing the sample on the stage of the stereo microscope, stereonavigating the points on the surface of the sample and measuring the three coordinates of its microstructure using optical measuring elements and recording the measurement results.

В указанном способе используют в качестве оптических измерительных элементов сменные шкалу и сетку, которые представл ют собой стекл нные плоскопараллельные пластины круглой формы, цена делени  шкалы 0,1 мм, а цена делени  стороны квадрата сетки 1 мм. При этом шкалу или сетку при измерении элементов поверхности бумаги вставл ют только в одну из окул рных трубок оптической головки сте- реом икроскопа.In this method, the interchangeable scale and grid are used as optical measuring elements, which are round-shaped glass plane-parallel plates, the scale division value is 0.1 mm, and the grid side division cost is 1 mm. At the same time, when measuring the elements of the paper surface, the scale or grid is inserted into only one of the ocular tubes of the optical head using a microscope scanner.

Предметный столик не имеет средств перемещени  образца, величину перемещени  оптической головки определ ют с малой точностью штатного приспособлени , и поэтому перемещение по третьей координате Z определ етс  только за счет точности наведени  на резкость изображени . При использовании устройства дл  определени  микроструктры бумаги получают низкие результаты по точности, особенно по координате Z.The stage has no means of moving the sample, the amount of movement of the optical head is determined with a low precision of the standard tool, and therefore the movement along the third Z coordinate is determined only by the precision of focusing the image. When using a device for determining the microstructure of paper, poor results are obtained in terms of accuracy, especially in the Z coordinate.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.The aim of the invention is to improve the accuracy.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе стереоскопического исследовани  микроструктуры бумаги, включающем установку образца бумаги на предметном столике стереомикроскопа, стереонаведение на точки поверхности образца и измерение по трем координатам его микроструктуры с использованием оптических измерительных элементов и запись результатов измерени , согласно изобретению, в качестве оптических измерительных элементов используют измерительные марки и оптические клинь , установленные в обеих ветв х оптической системы стереомикроскопа в плоскости получени  изображени  микроструктуры образца, образуют изображение мнимой марки и используют его при стереонаведе- нии и измерении элементов микроструктуры поверхности образца бумаги.This goal is achieved by the fact that in the method of stereoscopic examination of the paper microstructure, including the installation of a paper sample on the stage of a stereomicroscope, stereo guidance on points of the sample surface and measurement of its microstructure using three optical coordinates using optical measuring elements and recording the measurement results according to the invention as optical measuring elements use measuring marks and optical wedges installed in both branches of the stereo optical system microscope in the imaging plane of the sample microstructure, form an imaginary image of the brand, and use it to stereonavede- Britain and measuring elements the paper surface of the sample microstructure.

Способ реализуетс  с помощью микроскопа , представленного на чертеже.The method is implemented with a microscope shown in the drawing.

Стереомикроскоп содержит основание 1, оптическую головку 2 с двум  окул рными трубками 3, установленную на стойке 4, осветитель 5. В окул ры 6 окул рных трубок 3 устанавливают измерительные марки 7 и оптические клинь . Дл  перемещени  оптической головки 2 служит микрометрическийThe stereomicroscope contains a base 1, an optical head 2 with two ocular tubes 3, mounted on a rack 4, an illuminator 5. The measuring marks 7 and optical wedges are installed in the ocular 6 of the ocular tubes 3. To move the optical head 2 is a micrometric

винт 8 с индикатором 9. Предметный столик 10 снабжен двум  микрометрическими винтами 11 и 12. В окул рных трубках 3 оптические клинь  указаны позицией 13.screw 8 with indicator 9. The stage 10 is equipped with two micrometric screws 11 and 12. In the ocular tubes 3, optical wedges are indicated by the position 13.

Способ определени  микроструктурыThe method of determining the microstructure

бумаги осуществл ют следующим образом. Устанавливают образец бумаги на предметном столике 10 стереомикроскопа и включают осветитель 5. С помощью измерительных марок 7 и оптических клиньев 13,papers are carried out as follows. Set the sample paper on the stage 10 of the stereomicroscope and include the illuminator 5. Using measuring marks 7 and optical wedges 13,

установленных в обеих ветв х оптической системы, образуют изображение мнимой марки и производ т ее стереонаведение на отдельные точки элементов микроструктуры . Мнима  марка представл ет собой единое изображение от двух измерительных марок. При каждом наведении производ т перемещение оптической головки 2 с помощью микрометрического винта 8 и по ин- дикатору 9 определ ют величинуinstalled in both branches of the optical system, they form an image of an imaginary brand and make it stereo-navigation at individual points of the microstructure elements. The imaginary mark is a single image from two measuring marks. With each hover, the optical head 2 is moved with the help of a micrometric screw 8 and the indicator

перемещени  мнимой марки от одной до другой точки элемента микроструктуры. При исследовании заданной поверхности образца производ т перемещение предметного столика 10 с образцом с помощью микрометрических винтов 11 и 12.moving the imaginary mark from one to another point of the microstructure element. When examining a given surface of a sample, the sample stage 10 is moved with the sample using micrometric screws 11 and 12.

Стереоскопический способ измерени  микроструктуры бумаги основан на наблюдении образца с помощью бинокул рного стереомикроскопа и стереоизмерени х сThe stereoscopic method of measuring the microstructure of paper is based on the observation of a sample using a binocular stereomicroscope and stereo measurements with

помощью создаваемого изображени  мнимой измерительной марки, что позвол ет существенно повысить точность и оперативность определени  микроструктуры бумаги, например, ее неровности, наличие дефектов . Точность стереоизмерений дл  человеческого глаза определ етс  углом в 10, а при монокул рном наведении - углом 40- 45, т.е. точность в 4 раза ниже. Дл  сравнени  приведены результаты определени using the created image of an imaginary measuring mark, which allows to significantly improve the accuracy and efficiency of determining the microstructure of paper, for example, its irregularities, the presence of defects. The accuracy of stereo measurements for the human eye is determined by an angle of 10, and for monocular hovering - by an angle of 40-45, i.e. accuracy is 4 times lower. For comparison, the results of determining

профил  микроструктуры образцов бумага размером 30x60 мм и длине линии измерени  20 мм.The sample microstructure profile paper size 30x60 mm and the length of the measurement line 20 mm.

П р и м е р 1. Устанавливают образеи бумаги, производ т стереонаведение образованной мнимой марки на отдельные элементы структуры и определ ют величину перемещений по шкале и двойное измерение по координате Z. Измерени  произведены в 10 точках по линии измерени EXAMPLE 1: Install paper samples, stereo-create the imaginary mark formed on individual elements of the structure and determine the amount of movement along the scale and double measurement along the Z coordinate. Measurements were taken at 10 points along the measurement line.

Результаты указаны в табл. 1, где X - в мм Z, 71 - в мин, д 2 - разность двух измерений в одной позиции. В шестой графе - д Z2 величины, необходимые дл  определени  среднеквадратичной ошибки по формуле.The results are shown in Table. 1, where X is in mm Z, 71 is in min, d 2 is the difference of two measurements in one position. In the sixth column - d Z2 values needed to determine the root-mean-square error by the formula.

П р и м е р 2 (по прототипу). Устанавливают образец бумаги, производ т монокул рное наведение штриха сетки (оптического измерительного элемента) на точку элемента поверхности бумаги и наведением по оси Z добиваютс  резкого изображени  этой точки, производ т отсчет по шкале X.PRI me R 2 (prototype). A paper sample is installed, a monocular grid pointing (optical measuring element) is directed to a point on the paper surface element and a sharp image of this point is obtained by pointing it along the Z-axis, X is measured.

Результаты измерений в 10 точках по линии измерени  приведены в табл. 2 аналогично табл.1.The measurement results at 10 points along the measurement line are shown in Table. 2 is similar to table 1.

Подобным же образом производ т измерени  при перемещении линии измерени  по оси Y. Суммарные измерени  дают определенные структуры по всей исследуемой площади образца бумаги или картона.Similarly, measurements are made when the measurement line is moved along the Y axis. The total measurements give specific structures over the entire sample area of the paper or paperboard.

Оценка точности определени  по данному способу и способу-прототипу производитс  по среднеквадратичной ошибке по формулеThe evaluation of the accuracy of the determination in this method and the method of the prototype is performed by the standard error of the formula

mm

4four

dz2dz2

2(n-1) где n - число точек измерени  по измерени 2 (n-1) where n is the number of measurement points by measurement

Дл  представленного способаFor the presented method

mm

4four

dzdz

22

2(n-1 Y2 (n-1 Y

(2,25 +...+2 25 )2 QQMm 2 ( 10 - 1 ) ° 9 MKM Дл  способа-прототипа(2.25 + ... + 2 25) 2 QQMm 2 (10 - 1) ° 9 MKM For the prototype method

|Ч. Ч(| H H (

+ ... +4)+ ... +4)

2(п-1) 6,6 мкм2 (p-1) 6.6 microns

2(10 -1 )2 (10 -1)

Из сравнени  полученных данных следует , что точность определени  микроструктуры бумаги в 7 раз выше точности по способу-прототипу.From a comparison of the obtained data, it follows that the accuracy of determining the microstructure of the paper is 7 times higher than that of the prototype method.

Использование измерительных марок vUse of measuring marks v

оптических клиньев, образование с их помощью изображени  мнимой марки и изме рение наведением марки на отдельны точки элементов микроструктуры по Tpesoptical wedges, the formation with their help of the image of an imaginary brand and the measurement of the guidance of the brand on the individual points of the elements of the microstructure according to Tpes

координатам обеспечивают повышение i несколько раз точности исследовани  шеро ховатости бумаги и картона, дефектов пс верхности и других элементов ее микроструктуры.The coordinates provide an increase in i several times the accuracy of studying the roughness of paper and cardboard, surface defects and other elements of its microstructure.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ стереоскопического исследовани  микроструктуры бумаги, включающий установку образца бумаги на предметном столике стереомикроскопа, стереонаведение на точки поверхности образца, измере- ние по трем координатам его микроструктуры с использованием оптических измерительных элементов и запись результатов измерени , отличающийс A stereoscopic method for examining the microstructure of paper, including placing a sample of paper on a sample stage of a stereomicroscope, stereo pointing to points on a sample's surface, measuring its microstructure in three coordinates using optical measuring elements and recording measurement results that differ тем, что, с целью повышени  точности исследовани , в качестве оптических измерительных элементов используют измерительные марки и оптические клинь , устанавливаемые в обеих ветв х оптическойthe fact that, in order to increase the accuracy of the study, measuring marks and optical wedges installed in both branches of the optical системы стереомикроскопа в плоскости получени  изображени  микроструктуры образца, образуют изображение мнимой марки и используют его при стереонаведе- нии и измерении элементов микроструктуры поверхности образца бумагиstereomicroscope systems in the plane of obtaining an image of the microstructure of a sample, form an image of an imaginary mark and use it in stereo-stepping and measuring elements of the microstructure of the paper sample surface Таблица 1Table 1 еe Таблица 2table 2