CN108885096A - 长尺寸片材的厚度测量方法以及厚度测量系统 - Google Patents

长尺寸片材的厚度测量方法以及厚度测量系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108885096A
CN108885096A CN201780023003.9A CN201780023003A CN108885096A CN 108885096 A CN108885096 A CN 108885096A CN 201780023003 A CN201780023003 A CN 201780023003A CN 108885096 A CN108885096 A CN 108885096A
Authority
CN
China
Prior art keywords
roller diameter
spool
thickness
width direction
roll
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780023003.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108885096B (zh
Inventor
设乐久敬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Procemex Oy
Psm International
Original Assignee
Procemex Oy
Psm International
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Procemex Oy, Psm International filed Critical Procemex Oy
Publication of CN108885096A publication Critical patent/CN108885096A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108885096B publication Critical patent/CN108885096B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F7/00—Other details of machines for making continuous webs of paper
    • D21F7/06—Indicating or regulating the thickness of the layer; Signal devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/04—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness specially adapted for measuring length or width of objects while moving
    • G01B11/043—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness specially adapted for measuring length or width of objects while moving for measuring length
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0691—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of objects while moving
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/08—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness for measuring thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2408/00—Specific machines
    • B65H2408/20—Specific machines for handling web(s)
    • B65H2408/23—Winding machines
    • B65H2408/236—Pope-winders with first winding on an arc of circle and secondary winding along rails
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2511/00—Dimensions; Position; Numbers; Identification; Occurrences
    • B65H2511/10—Size; Dimensions
    • B65H2511/13—Thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/86—Investigating moving sheets
    • G01N2021/8663—Paper, e.g. gloss, moisture content
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/86—Investigating moving sheets

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)

Abstract

本发明提供一种长尺寸片材的厚度测量方法以及厚度测量系统，通过将流动方向分量和宽度方向分量分离的方式来测量纸的厚度，不需要以往的使用放射线的基重仪，采用非扫描、非过滤方式，也能够应用于小型的抄纸机，并且经济效益高。本发明的长尺寸片材的厚度测量方法为对于一边被按压于卷筒(12)一边被卷绕于卷轴(16)的长尺寸片材(W)测量其厚度的厚度测量方法，在非接触的状态下测量长尺寸片材(W)所形成的卷绕辊(R)的辊径的增加量，同时，测量卷轴(16)的旋转次数，通过使用所测量的辊径的增加量和旋转次数的运算，求得长尺寸片材的厚度。

Description

长尺寸片材的厚度测量方法以及厚度测量系统
技术领域
本发明涉及一种测量通过抄纸机等制造的纸幅(卷纸)、或者塑料薄膜等长尺寸片材的厚度的方法以及系统。
背景技术
制造纸的宽度从1米到10米不等、制造速度从每分钟几米到每分钟两千米不等的各个种类的纸的抄纸机的质量参数测量控制装置几乎全部被收纳在搭载于被称为扫描仪的装置的传感器头中，测量纸的重量(基重)、水分、厚度(纸张厚度，キャリパー)、灰分等。如图14中的普通抄纸机和专利文献1所记载的抄纸机所示，测量控制装置放置在由卷筒和卷轴构成的卷绕装置的正前方，用作制造的管理基准。根据工艺的不同，有时会在对纸的表面进行涂布之前装备扫描传感器。这些纸的质量参数是可以控制的，例如对于基重、水分、灰分进行流动方向(与纸的宽度正交的方向)控制，对于基重、水分、厚度进行宽度方向轮廓(沿着纸的宽度方向的凹凸或者平坦)控制。图15示出传感器头在通过抄纸机高速制造而成的纸上扫描并进行抽样测量的情况。
对于通过抄纸机生成的纸幅等长尺寸材料，在被卷绕在卷轴之前测量最终厚度。作为所使用的纸的种类，为报纸、高级纸、涂布纸、中级纸等，关于测量方法，曾开发有磁阻法、激光三角法、共焦点光学法等基于厚度/距离转换测定法等方法，通常的方法是在被称为扫描仪的沿宽度方向在薄片上移动的装置上载置传感器头进行测量。
在这种通过扫描进行的抽样方法中，将由于被称为纸的质地的、几毫米尺寸的纸的构成变动要素或者在宽度方向上随机发生的清洗不良或者蛇行收缩等引起的质量参数的变动、以及由于高速旋转的抄纸机的用具即金属丝、压辊、毛毡、帆布等以几米至几十米旋转的用具的不良(干扰)引起的质量参数的变动测量为噪声，并且通过称为过滤的、使测量值弱化的方法去除上述噪声，在此基础上算出测量代表值。通过该经加工的数据来表示整个宽度的平均测量值或者宽度方向的轮廓，计算与控制的目标值的差，并且使用被称为致动器的装置来控制/校正质量参数。
由与被称为致动器的机器分开准备的机器进行这些控制。通常来说，流动方向的控制是通过存料阀控制(種口弁制御)来调节投入纤维的浓度，并且水分通过干燥器的蒸汽压力控制来控制干燥状态。对于宽度方向，按照如下方式朝向目标值进行控制基重：基重用稀释水调整从流浆箱吐出时的浓度来进行控制，水分通过加水或加湿以及水蒸气进行的加热干燥或者利用红外线进行的干燥等来进行控制，厚度(纸张厚度)通过加热或者冷却压延机的辊而使辊径发生变化并且使压延机的压力发生变化来进行控制。
另外，在抄纸机中，卷绕装置的卷轴的更换是一项重要工作，将其称为框架更换，当纸达到一定的长度时，操作员剪断纸以将纸卷绕在下一个卷轴上。框架更换的时刻通常是当支承卷轴的辅助臂的缘部与卷轴移动的轨道上的框架更换目标标记(例如图1的符号30)重叠时通过目视观察来进行。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-277899号公报
发明内容
(发明要解决的技术问题)
但是，在上述的图14和专利文献1所记载的抄纸机中，由于这些测量值是通过扫描高速移动的纸并以倾斜横切的方式测量得到的，因此为包括宽度方向分量和流动方向分量这两者的测量值，为了将该分量分开，测量值被严格过滤。因此，当操作人员调整机器以控制质量参数时，存在一个很大的缺点，即必须等待十几分钟才能看到结果。图16是通过移动平均法(ムービングアベレージ法)和指数滤波法(イクポーネンシャルフィルター法)来表示纸制造过程中对质量参数的测量进行过滤的情况下的阶跃响应是如何表现的。
另外，被卷绕的产品(纸)从厚到薄、长度从几千米到几万米，通常是一个小时左右生产一卷。此时，如果对各个卷绕辊的质量参数的测量平均值进行比较的话，则可以认为进入比较小的误差范围，并且进行看似良好的测量控制，但是在一个卷绕辊几万米之中通常包含百分之一到百分之几左右的变动，如果以用户实际使用的例如复印纸等级(称为张页)的较小的单位观察的话，则很难说这是一个好的控制结果。其结果是引起打印机或者复印机卡纸或缺纸。
进一步，目前，纸的质量测量控制通常使用被称为QCS(质量控制系统)的系统，但是作为基本参数的基重(g/m2)需要Kr85、Pm147等放射线源，使用它的许可和放射线管理员是必要的。实际上，β射线基重测定方式由于受到空气重量的影响而需要进行各种各样的校正，并且用于保持精度的维护也是很大的负担。因此，现状是在中小企业的小型抄纸机中尚未进行这样的测量控制。另外，在极薄的纸巾或反之较厚的纸板中，目的已经从这些β射线源的校正的界限和水分量的把握难度转移到状态监视上，与称作绝对值测量控制相去甚远。
除此之外，由于沥青(油成分)向传感器的附着、纸巾等薄物体中纸断裂的理由，大量使用废纸的纸板无法使用厚度传感器。即使在这种重要的厚度质量参数方面，纸巾和纸板也不在其列，可以说生产的质量的偏差较大。
如上所述，当前所使用的测量方法全部是配备有扫描仪的传感器的依次抽样测量。在该方法中，测量值中包含纸幅的流动方向变动以及宽度方向变动要素。另外，即使在1毫秒的测量时间这样短的时间内，例如横切纸幅的话，在6米宽的抄纸机中需要20-30秒，而在分速超过1000米的抄纸机中，只能测量纸幅的0.2％以下。
通过如上所述的用于弱化干扰的过滤，例如，如果通常使用指数滤波器进行阶跃响应的抑制值为0.2的话，则98％响应需要10次扫描，90％响应需要6次扫描，63％响应需要三次扫描。如果这与机械延迟相结合的话，则变成几分钟，可控性是其两倍以上，因此需要十几分钟，在干扰大的抄纸机等中抑制因素强烈，也需要几十分钟。因此，由于短周期的干扰即抄纸机用具引起的变动被过滤掉，操作人员无法观察到，结果是，相当长时间的卷绕等级的平均值达到目标值即可。
在这种情况下，未判定测量值的误差源自何处，通过外部机器强制性地向纸施加负荷，同时，仅使完成情况合乎逻辑，有时会对其他的传感器造成干扰，理论上会对反馈控制产生不利影响。这个问题在目前的测量技术上是无法解决的，即使误差的原因可能源自抄纸机用具的缺陷、即清洗不良或者卷绕辊的偏芯、偏置等，也会被过滤掉，其高速的测量是不可能的。
框架更换的中止时刻由制造中的每个种类的卷绕辊的半径(直径)确定，按照实际的正确的长度更换框架的抄纸机极少。在通常所见的长度测量中，在进行测量的辊和纸之间产生滑动，该值约为0.3％至0.5％，在50000m抄纸机中总长度为150m至250m。假设纸的厚度为200μ的话，则1mm的误差会造成长度50m的误差。除了上述的质量偏差之外，该长度的剩余部分在目前的方法中尚未解决。
本发明的目的在于提供一种长尺寸片材的厚度测量方法以及厚度测量系统，不进行上述的扫描型依次抽样，通过分离流动方向分量和宽度方向分量来测量纸的厚度(称为纸张厚度)，并且不需要现有的使用放射线的基重计，使用非扫描、非过滤方式，能够应用于小型的抄纸机，经济效益高。
(用于解决技术问题的技术方案)
本发明所涉及的长尺寸片材的厚度测量方法(1)为对于被按压于卷筒的同时被卷绕于卷轴的长尺寸片材测量其厚度的厚度测量方法，其特征在于，通过非接触方式测量所述长尺寸片材形成的卷绕辊的辊径的增加量，同时，测量所述卷轴的旋转次数，通过使用所测量的辊径的增加量和旋转次数的运算，求得所述长尺寸片材的厚度。
随着将长尺寸片材卷绕在卷轴上，卷绕辊的辊径(半径)增大。用一定时间内的辊径的增加量除以相同时间内的卷轴的旋转次数，能够求得该时间内卷绕于卷绕辊的长尺寸片材的平均化的厚度。由于为非接触的(例如，基于照相机拍摄到的图像的)测量，因此，不会在长尺寸片材上留下瑕疵等。不需要通过使用放射线的重量测量代用以往的非接触型厚度测量导入困难的工艺中的厚度测量。因此，也能够应用于小型的抄纸机，并且，可以说是经济效益较高的新型的测量方法。
由于将长尺寸片材一边按压于卷筒一边卷绕，因此，得到的厚度能够继承TAPPI规格50Kpa压力下的测定方式的概念，能够测量长尺寸片材的更加正确的厚度。
另外，根据卷轴直径，使用一定时间内的辊径的增加量和相同时间内的卷轴的旋转次数，通过运算能够求得卷绕辊每转一圈的周长，并且，根据周长和旋转次数也能够测量所卷绕的长尺寸片材的总长度。关系到提高以往依赖于目测的框架替换的时刻的精度，能够减少片材的浪费，具有巨大的经济效益。
本发明所涉及的长尺寸片材的厚度测量方法(2)优选为，所述卷筒的位置被固定，与之相对，所述卷轴随着辊径的增加在流动方向上能够移动，测量所述卷轴的端面在流动方向上的移动量作为所述辊径的增加量。
此处所谓的流动方向是指，卷绕长尺寸片材的方向(与后述的宽度方向正交的方向)。
长尺寸片材卷绕于卷轴，从而卷绕辊的辊径增大，随之，卷轴的位置从卷筒向离开其半径方向的方向即流动方向移动。因此，如果测量卷轴的端面的位置在一定的时间内在流动方向上移动的量的话，则是测量该时间内的辊径的增加量。根据卷轴的端面的移动量即辊径的增加量和相同时间内卷轴的旋转次数，求得该时间内所卷绕的长尺寸片材的平均化的厚度。
由于能够从卷轴(或者卷绕辊)的端面侧进行厚度的测量，因此，能够将长尺寸片材在不妨碍其向流动方向的移动的前提下顺利地转移至下游的工序。
本发明所涉及的长尺寸片材的厚度测量方法(3)，可以使在所述卷绕辊的宽度方向上具有长度的线状激光照射至所述卷绕辊的表面，同时，对于照射至所述卷绕辊的表面的线状激光，从不同于其照射方向的角度进行拍摄，基于拍摄到的线状激光的图像，测量卷绕辊的宽度方向辊径的增加量，并将该增加量作为所述辊径的增加量。
此处所谓的宽度方向是指长尺寸片材的宽度方向。所谓的宽度方向辊径是指长尺寸片材的宽度方向的每个点处的辊径。反映出长尺寸片材的宽度方向轮廓(沿着宽度方向的厚度的凹凸或者平坦)。
由于照射至卷绕辊的线状激光随着辊径的增加而焦点发生偏移或者距光源的距离发生变化，因此，例如在照相机的同一视野范围内隔开一定的时间进行两次拍摄的情况下，在第一次的图像和第二次的图像中，除了视野范围内的位置之外，粗度和长度也发生了变化。如图9的(a)所示，关于从线状激光光源照射来的图像，当卷绕辊的高度较低时(与照相机的距离较远时)，如激光图像262所示，焦点稍微偏离，因此，在视野范围内的上侧出现粗且长的图像。激光图像264位于聚合焦点的设定中心位置，拍摄清晰的图像，长度短于激光图像262，并且在视野范围内的位置恰好在中间点。当辊径增大而与照相机的距离接近时，图像如激光图像266所示出现在视野范围内的下侧，该拍摄结果仍然是图像以相当于焦点发生偏离的量变粗且长度变短。另外，在沿着宽度方向在辊径上存在凹凸(宽度方向辊径不平均)的情况下，如图9的(b)的激光图像260所示，图像不再是一条直线。基于这样的图像的变化，能够遍及宽度整体而一次性求得该时间内的宽度方向辊径的各点处的增加量。
根据一定时间内的宽度方向辊径的增加量和相同时间内的卷轴的旋转次数，能够遍及宽度整体而一次性求得该时间内被卷绕的长尺寸片材的平均化的宽度方向辊径(轮廓)。
每一次的拍摄，例如如果卷轴转一圈期间获取几十点至几百点的图像的话，则能够实现根据这些图像求得的宽度方向辊径的测量值的平均化，因此，能够去除细微的噪声。
本发明的长尺寸片材的厚度测量系统(厚度测量设备)为对于被按压于卷筒的同时被卷绕于卷轴的长尺寸片材测量其厚度的厚度测量系统，其特征在于，包括：辊径测量装置，通过非接触方式测量所述长尺寸片材形成的卷绕辊的辊径的增加量；旋转次数测量装置，测量所述卷轴的旋转次数；测量控制装置，进行使用所述辊径测量装置测量得到的辊径的增加量和所述旋转次数测量装置测量得到的旋转次数的运算。
如果是这样的厚度测量系统，则能够实现上述的厚度测量方法(1)，并且能够测量长尺寸片材的厚度。
辊径测量装置测量一定时间内辊径的增加量(也可以是来自卷轴直径的增加量)。旋转次数测量装置测量相同时间内卷轴的旋转次数。测量控制装置基于测量到的辊径的增加量和卷轴的旋转次数进行运算，求得该时间内卷绕于卷绕辊的长尺寸片材的平均化的厚度。测量控制装置进一步基于来自卷轴直径的一定时间内的辊径的增加量和相同时间内卷轴的旋转次数进行运算，求得卷绕辊每一圈的周长，能够根据该周长和旋转次数测量卷绕的长尺寸片材的总长度。
本发明的长尺寸片材的厚度测量系统优选的是，所述卷筒的位置被固定，与之相对，所述卷轴随着辊径的增加在流动方向上能够移动，所述辊径测量装置为测量所述卷轴的端面在流动方向上的移动量的流动方向移动量测量装置。
根据这样的厚度测量系统，能够实现上述的厚度测量方法(2)，并且能够测量长尺寸片材的厚度。
流动方向移动量测量装置测量卷轴的端面的位置在一定时间内在流动方向上移动的量(也可以是以卷筒的位置为基准的量)。由于卷筒被固定，因此，能够将该增加量作为该时间内的辊径的增加量。
由于能够将流动方向移动量测量装置配置于卷轴的端面侧，因此，能够将卷绕辊在不受妨碍的前提下转移至流动方向即下游的工序。
本发明的长尺寸片材的厚度测量系统进一步优选的是，所述流动方向移动量测量装置包括：流动方向用照相机，其对所述卷轴的旋转中的端面进行拍摄；流动方向用图像处理装置，其基于该流动方向用照相机拍摄到的图像，测量卷轴的端面的流动方向移动量。
根据这样的厚度测量系统，能够以高精度测量长尺寸片材的厚度。利用流动方向用照相机在同一视野范围内对旋转中的卷轴的端面进行例如两次拍摄，并且利用流动方向用图像处理装置测量拍摄到的两个图像的偏差，由此，能够求得从第一次的拍摄时刻至第二次的拍摄时刻为止的时间内的卷轴的端面的流动方向移动量。如果利用旋转次数测量装置测量相同时间内卷轴的旋转次数的话，则通过测量控制装置的运算，能够求得该时间内被卷绕的长尺寸片材的平均化的厚度。
为了提高移动量的测量精度，例如，可考虑对于一次的拍摄在卷轴转一圈期间获取几十次图像，通过流动方向用图像处理装置的运算求得这些图像的重心。在这种情况下，作为排除了由于随着卷轴的旋转的振动或者宽度方向的偏移而产生的误差的结果，能够求得移动量。通过求得多个图像的重心，能够以几十μ以下的精度测量卷绕辊的辊径的增加量。
也可以预先在卷轴的端面中央设置中心标记，并拍摄其图像。即使在这种情况下，通过运算求得多个图像的重心，作为排除了由于中心标记的变形或者不完整等而产生的误差的结果，能够测量卷轴的端面的中心位置的流动方向移动量即卷绕辊的辊径的增加量。
本发明的长尺寸片材的厚度测量系统，可考虑使所述辊径测量装置为包括如下部件的宽度方向辊径测量装置：线状激光光源，其配置为使在所述卷绕辊的宽度方向上具有长度的线状激光照射至所述卷绕辊的表面；宽度方向用照相机，其对于从该线状激光光源照射至卷绕辊的表面的线状激光，从不同于其照射方向的角度进行拍摄；宽度方向用图像处理装置，其基于该宽度方向用照相机拍摄到的线状激光的图像，测量卷绕辊的宽度方向辊径的增加量。
根据这样的厚度测量系统，能够实现上述的厚度测量方法(3)。所谓的线状激光光源和厚度方向用照相机优选覆盖卷绕辊的宽度整体，因此，也可以每几个地进行配置。
例如，根据宽度方向用照相机在来自线状激光光源的线状激光于卷绕辊的表面聚合焦点的位置拍摄到的图像，通过宽度方向用图像处理装置求得作为基准值的宽度方向辊径(如果将焦点聚合在卷轴表面的话，则能够得到作为绝对值的基准值)。经过一定时间或者一定旋转次数之后，在宽度方向用照相机的同一视野范围内再次拍摄直径增加的卷绕辊的表面上的线状激光，并基于得到的图像利用宽度方向用图像处理装置求得经过一定时间或者一定旋转次数之后的宽度方向辊径。根据基准值和经过一定时间或者一定旋转次数之后的宽度方向辊径，能够遍及宽度整体而一次性求得该时间内或者旋转次数内宽度方向辊径的增加量。
可考虑将本发明的长尺寸片材的厚度测量系统如下形成：所述卷筒的位置被固定，与之相对，所述卷轴随着辊径的增加在流动方向上能够移动，i)所述辊径测量装置具有流动方向移动量测量装置以及宽度方向辊径测量装置，所述流动方向移动量测量装置具有：流动方向用照相机，其对所述卷轴的旋转中的端面进行拍摄；流动方向用图像处理装置，其基于该流动方向用照相机拍摄到的图像测量卷轴的端面的流动方向移动量，所述宽度方向辊径测量装置具有：线状激光光源，其配置为使在所述卷绕辊的宽度方向上具有长度的线状激光照射至所述卷绕辊的表面；宽度方向用照相机，其对于从该线状激光光源照射至卷绕辊的表面的线状激光，从不同于其照射方向的角度进行拍摄；宽度方向用图像处理装置，其基于该宽度方向用照相机拍摄到的线状激光的图像，测量卷绕辊的宽度方向辊径的增加量，ii)所述辊径测量装置还具有驱动装置，其使所述流动方向移动量测量装置和所述宽度方向辊径测量装置同步移动。
通过驱动装置，随着卷绕辊的辊径的增加(卷轴向流动方向的移动)，能够使流动方向移动量测量装置和宽度方向辊径测量装置同步并适当滑动。由此，能够同时测量长尺寸片材的流动方向和宽度方向的厚度，与以往的扫描相比较，能够得到高精度的轮廓测绘(プロファイルマッピング)，并且，能够进行控制以使得作为拍摄目标的卷轴端面或者卷绕辊的表面总是进入各照相机的视野范围内的最佳的位置，测量值的精度提高。
(发明的效果)
根据本发明的长尺寸片材的厚度测量方法，
a)通过利用非扫描/非过滤进行的纸的厚度质量测定，能够确认以往难以测量的抄纸机的高速变动，能够进行控制性提高和原因排除的控制。
b)由此，能够实现生产率提高、节能化、省力化。另外，能够进行正确的长度管理的框架更换，并且能够减少剩余纸，例如每个卷绕辊能够减少约几百米。
c)替代β射线基重传感器，能够进行向以往无法导入这种测量控制的厚纸板、或者特殊纸、以及纸巾、卫生纸等薄纸领域的导入，并且能够从感觉上进行操作现场的操作管理。
d)通过追加于已有的测量控制系统，能够进行不会在纸上留有瑕疵的厚度测定和以往不可能完成的厚度/基重转换控制等，并且与长度测量相结合，得到巨大的经济效益。
附图说明
图1为示出应用本发明的抄纸机的卷绕装置10的概况的侧视图，示出通常的卷绕中的状态。
图2为示出卷绕装置10中的框架更换的准备阶段的图，示出成为图4所示的下一个卷绕辊R2的卷轴22下降到卷筒12上的状态。
图3为示出卷绕装置10中刚进行框架更换后的状态的图，示出被卷绕的卷轴16从辅助臂26上卸下，下一个卷轴22下降到轨道14上，等待辅助臂26的支承的状态。
图4为卷绕装置10中的辅助臂26完全支承下一个卷轴22并变成通常的状态的图。
图5为示出本发明的长尺寸片材的厚度测量系统300的概况的侧视图。
图6为示出本发明的流动方向移动量测量装置100的概况的侧视图。
图7为图解示出卷轴中心标记110的测量原理的说明图，图7的(a)为卷轴16的侧视图，图7的(b)为示出多次拍摄到的卷轴中心标记110的图像121～132的图，图7的(c)为示出拍摄到的卷轴中心标记图像121～132的集合体140的放大图，以及，图7的(d)为示出各图像121～132的重心位置142及其平均位置144的图。
图8为示出本发明的宽度方向辊径测量装置200的概况的图，图8的(a)为宽度方向辊径测量装置200的概况图，图8的(b)为从侧面观察宽度方向用传感器220、线状激光光源230、成为测量目标的卷绕辊R、传感器220的视野范围240的关系的图，图8的(c)为从正面观察宽度方向用传感器220、线状激光光源230、传感器220的视野范围240、线状激光250的关系的图。
图9的(a)和图9的(b)为示出宽度方向用传感器220的CCD区域270中的线状激光250在视野范围内的位置和拍摄到的图像的图。
图10为示出流动方向移动量测量装置100和宽度方向辊径测量装置200的同步移动概念的图。
图11为示出宽度方向用传感器(图8中的符号220)的校正和差分测量的概念的图。
图12为示出读取至本发明的厚度测量系统内的、来自各装置的数据的相互同步关系的图。
图13为示出本发明的纸的长度计算和框架更换的关系的图，图13的(a)为示出旋转次数和周长的关系的图表，图13的(b)为卷绕辊R的侧视图。
图14为现有的具备扫描传感器的抄纸机的概况图。
图15为示出现有的利用质量控制系统的扫描方式进行的测量的概念的图。(利用TAPPI PRESS发行的抄纸机质量控制系统(QCS))
图16为示出利用滤波器进行的测量响应性的图表。(与上述出自同处)
符号说明
W 纸幅(长尺寸片材)
R 卷绕辊
N 辊隙
10 卷绕装置
12 卷筒
14 轨道
16 卷轴
100 流动方向移动量测量装置
104 流动方向用传感器
106 旋转次数测量传感器
150 测量控制装置
200 宽度方向辊径测量装置
220 宽度方向用传感器
300 长尺寸片材的厚度测量系统。
具体实施方式
以下，参照附图对于本发明的长尺寸片材的测量系统的一个实施方式进行详细说明。此外，在图中，同一要素以同一符号示出，对于与本发明无关的部分省略图示。
首先，对于应用本发明的厚度测量系统的工序即卷绕工序进行说明。图1至图4为抄纸机(未图示)中的卷绕工序的概况图，使用纸幅W作为长尺寸片材。但是，本发明不仅能够应用于纸幅，也能够广泛应用塑料薄膜或者无纺布、金属等能够卷成卷筒状的其他的长尺寸片材。还有一种工序是仅通过用于流动方向的厚度测量的流动方向移动量测量装置便能够得到足够的经济效益，也能够应用于不需要进行宽度方向的厚度测量的下游工序或者相反地进行卷轴的移除工序中的剩余量最小控制等。
如图1所示，在抄纸机的卷绕装置10中，卷筒12的轴20旋转自如地支承于固定在架台18上的轴承21，卷轴16在其轴24旋转自如地支承于辅助臂26的同时在轨道14上移动。当正常运转时，通过在卷筒12和卷绕辊R之间的辊隙N处施加足够的线压而将纸幅W卷绕在卷轴16上，从而形成卷绕辊R。在高速抄纸机中，当卷绕辊R的辊径如卷轴16的直径一样小时，一秒钟旋转约10圈，并且在卷起的最大直径(称为大卷轴)时，其降至两圈以下。卷绕辊R被与油缸28组合的辅助臂26按压在卷筒12上，并且在辊径增大的同时沿流动方向(与纸幅的宽度方向正交且从卷筒12离开的方向)在轨道14上移动。卷轴16的轴24旋转，成为本发明的系统300的测量目标。
图2示出框架更换(卷轴的更换)之前的卷绕装置10的情况，准备下一个卷轴22，一边支承于未图示的主臂一边与卷轴12紧密接触，并且以相同的速度旋转。操作人员在框架更换的时刻切断纸幅W。以往，将通过操作人员的目视观察到的辅助臂26的边缘和轨道14上的框架更换目标标记30重叠的时刻设定为框架更换的时刻。但是，如上所述，由于目视观察误差较大，因此，在本发明的系统300中，通过测量所制造的纸幅W的长度来决定框架更换的时刻(详情后述)。
图3示出刚进行框架更换后的卷绕装置10的情况。纸幅W卷绕在下一个卷轴22上，被切断的卷绕辊R从辅助臂26离开而向下游(流动方向)后退，之后，下降到轨道14上。期间需要几秒钟，且卷轴22尚未进入后述的流动方向移动量测量装置100的流动方向用传感器104的视野范围内。
图4是示出框架更换后的卷绕装置10中的卷轴22在下降到轨道14之后立刻被辅助臂26保持而形成卷绕辊R2的通常的状态的图。此外，未图示的主臂返回到原始位置。
本发明的厚度测量系统300安装于上述的抄纸机的卷绕装置10，在该一系列的操作步骤中，测量纸幅W的流动方向的厚度和宽度方向的厚度(轮廓)以及制造的长度。图5为示出本发明的非扫描型的宽度方向/流动方向分离型的厚度测量系统300的各个装置、即流动方向移动量测量装置100和宽度方向辊径测量装置200以及测量控制装置150的概要的图。
图5中下方的由双点划线所包围的流动方向移动量测量装置100具有安装于驱动装置102的托架103的流动方向用传感器104。流动方向用传感器104用于测量卷轴16的轴24的中心的流动方向移动量(即卷绕辊R的辊径的增加量)，并具备流动方向用照相机和流动方向用图像处理装置(均未图示)。所述流动方向用照相机具有拍摄预先设置于图6中示出的卷轴16的轴24的端面24a中央的卷轴中心标记110的功能，所述流动方向用图像处理装置具有对拍摄到的图像进行处理的功能。在托架103上还安装有旋转次数测量传感器106。旋转次数测量传感器106用于测量卷轴16的旋转次数，并具备旋转次数用照相机和旋转次数用图像处理装置(均未图示)。所述旋转次数用照相机具有拍摄预先设置于卷轴16的轴24的端面24a缘部的卷轴旋转标记118(参照图6)的功能，所述旋转次数用图像处理装置具有对拍摄到的图像进行处理的功能。驱动装置102使安装于托架103的流动方向用传感器104和旋转次数测量传感器106以辊径增大的同时跟随卷轴16的轴24的端面24a的方式移动。在此，使用两台照相机的原因在于，由于在高速抄纸机中旋转一圈为0.1秒以下，因此，按照当前的照相机的图像处理能力，为了使用一台进行旋转次数和中心位置的两个测量而执行足够的图像处理数量较为困难，在低速的抄纸机中，由于能够通过一台执行两者的测量，作为本发明的必要事项，需要一台或者两台照相机，以两台照相机的构成进行详细的说明。另外，即使一台照相机，如果减少拍摄数量和图像处理数量的话，虽然使用高速抄纸机也会降低精度，但也能够获得一定的成果，因此，可以使双方都具有在使用两台的构成中一台出现故障时的作为备用的功能。该称为测量双重化的功能是本发明的一部分。
图5中的上方的双点划线所围绕的宽度方向辊径测量装置200具有线状激光光源230和宽度方向用传感器220以及测量控制装置150的组合，并且如果需要能够覆盖纸幅W的整个宽度的话，则以一定间隔配置多组(图8中为三组)。宽度方向用传感器220具备宽度方向用照相机(CCD照相机)和宽度方向用图像处理装置(均未图示)，所述宽度方向用照相机具有从不同于照射角度的方向对从线状激光光源230照射在卷绕辊R的表面上的线状激光250进行拍摄的功能，所述宽度方向用图像处理装置具有对于拍摄到的图像进行处理的功能。图5为从侧面观察宽度方向辊径测量装置200的概况图，示出卷绕辊R的辊径增加的同时线状激光光源230和宽度方向用传感器220以45度的角度向上方移动这一情况。在图5中，示出了搭载有一台光源230和照相机220的组合的托架203移动的图像，但实际上，例如，如图8所示，在纸幅W的宽度方向上连接三台，各托架203A～203C分别支撑于直线导轨205A～205C。驱动它们的是另外配置于宽度方向的大致中心的驱动装置202，并且在抄纸机的宽度的每2-3米处准备。
与流动方向移动量测量装置100和宽度方向辊径测量装置200连接的测量控制装置150为除了流动方向用传感器104和线状激光光源230和宽度方向用传感器220以及旋转次数测量传感器106的同步移动之外，还进行测量数据收集、显示数据、控制数据、分析数据的生成和记录等处理的装置。基于各传感器104、106、220测量到的辊径的增加量和卷轴的旋转次数等进行运算，能够求得纸的厚度和长度。并且，通过流动方向移动量测量装置100和旋转次数测量传感器106以及测量控制装置150的组合也能够构筑流动方向单独的厚度测量系统，另外，宽度方向辊径测量装置200和测量控制装置150的组合能够活用为简单的轮廓仪，这些也包含在本发明中。
接下来，对于使用上述厚度测量系统300的纸幅W的厚度测量方法进行说明。首先，虽然为利用流动方向移动量测量装置100进行测量的测量方法，但也可以采用对卷轴16的移动量进行测量的方法。也就是说，利用在卷筒12上施加足够线压的状态下测量的卷绕辊R的辊径的宽度方向平均值在一定时间内增加的量表现为卷轴16的流动方向移动量。在被卷筒12和辅助臂26按压的线压下的纸幅W的厚度测量以根据TAPPI(技术协会纸浆和造纸工业)标准来定义纸的厚度(称为“纸张厚度”)的测量方法(所谓的“纸张厚度”是指在50kPa的压力下的纸的厚度)为基准，而且使整个宽度平均化，因此，的确具备作为流动方向纸张厚度的条件。厚度变化量可以表示为对应于加权平均、移动平均、简单平均等各种目的的测量值。利用流动方向用传感器104的移动量的测量精度被设定为50μ以下。该值在50张的重叠下为1μ以内的误差，如果纸的厚度为100μ的话，则为1％的误差，如果纸的厚度为50μ的话，则为2％的误差。为了得到该测量值，在刚进行框架更换后的较小的辊径时几秒便可获得，即使在称为大型卷轴的框架更换之前的较大的辊径时也可以在几十秒内获得。如果增加转换为厚度时的张数的话，则精度会更高。
图6示出设置于卷轴16的轴24的端面24a的卷轴中心标记110和卷轴旋转标记118以及拍摄这些标记110、118的流动方向用传感器104以及旋转次数测量传感器106的视野范围114、116。作为本发明的一个特征是利用图像进行测量，但是比较妥当的是应该考虑到，由于抄纸机的速度和下游工序的组合，准备了十几个到几十个卷轴，且无法全部应用相同的标记的形状，而且由于老化和处理上的问题而产生污垢等，通过标记的拍摄得到的图像总是发生变化。因此，除了标记的大致位置以外，还有许多不确定因素，必须排除这些所有被视为测量上的干扰的因素。干扰因素除了这些标记的外观之外，还可以举出由于各个卷轴固有的轴承等而引起的振动或者圆形度等。
旋转次数测量传感器106在卷轴16转一圈期间，在视野范围116的大小5cm×10cm至10cm×20cm的范围内可靠地检测出30点以上拍摄卷轴旋转标记118的范围。卷轴旋转标记118与卷轴中心标记110隔开约5cm的间隔而被涂布，假设视野范围116的尺寸小至5cm×10cm，由于覆盖了转一圈的标记118的移动范围的六分之一以上，因此，在视野范围116内通过时，至少有五次的检测机会而不会错过。
流动方向用传感器104在视野范围114内于卷轴16旋转一圈期间最低能够拍摄三十次以上卷轴中心标记110，实现了由于结果的图像的合成而引起的干扰或者由于平均化而引起的干扰的归零化。三十次的测定是目前最高速的机械中的图像取得数量，在通常的机械速度即每分1000m以下，能够得到50次至100次的图像。为了在视野范围内能够适当地捕捉卷轴中心标记110，通过拍摄结果以及时间、厚度、移动速度等的计算，通过驱动装置102使托架103(流动方向用传感器104和旋转次数测量传感器106)按照每次3cm至5cm的移动量移动。随着卷绕辊R的辊径增大而进行这些一系列的动作。
基于图7对上述卷轴中心标记110的测量原理进行说明。如图7的(a)所示，卷轴中心标记110在轴24的端面24a的中心被涂成大致圆形，但是如上所述，其圆形度因老化和污染而变形。此外，还存在一部分欠缺或者远离中心而残留涂料的情况，而且在各个卷轴中其形态也不同。本发明的重要的手段是对那些变形的标记进行多次测量并测量各自的重心，求得它们的平均值。在图7中，为了清楚起见，示出了每30度进行12点测量时的例子，但实际上进行30点以上的测量。在图7的(b)至图7的(d)中图示了从标记图像121～132的取得至卷轴16的中心位置测量的过程。通过测量所取得的12个标记图像121～132(图7的(b))的集合体140(图的7(c))的每个图像的重心集合体142(图7的(d))，得到其平均值144，能够测定高精度的卷轴中心位置。作为该个别的图像处理方法以外的方法，通过合成所有的拍摄结果而求得其重心的方法也能够得到相同的结果，并且这些手段共同构成了本发明的重要部分。这两种方法也适用于后述的宽度方向辊径测量，并且这些方法中使用哪一个取决于在计算的速度和测量的速度方面哪一个占优势。顺便提及，求得各重心并平均化的方法具有能够排除无效的图像的优点，但是要求图像处理速度。通过该平均化方法使轴承引起的振动或者圆形度等卷轴的固有差归零化，能够测量精度高的中心位置。由于为在一秒以内进行的测量，因此，标记的形状在此期间发生改变实际上是可以忽略的，但是如上所述，根据单独的重心位置测量后的平均化方法能够检测出标记的异常。
构成本发明的重要部分的利用图像进行的测量的优势在于，能够进行多点测量，并且不依赖于测量目标的标记的外观的精度和位置的精度，且能够消除多个卷轴的固有差。由此，与使用机械性的应变仪或测距仪的方法不同，能够实现精确度的显著提高。另外，即使传感器104所具备的照相机的像素分辨率是50μ，也可以通过采用多像素插值方法通过获取多个点来计算像素尺寸以下的精度。
接着，基于图8、图9对宽度方向辊径的测量方法进行说明。图8的(a)为宽度方向辊径测量装置200的概况图，图8的(b)为从侧面观察宽度方向用传感器220、线状激光光源230、成为测量目标的卷绕辊R、传感器220的视野范围240的关系的图，图8的(c)为从正面观察宽度方向用传感器220、线状激光光源230、传感器220的视野范围240、线状激光250的关系的图。
使用宽度方向用传感器220和线状激光光源230将施加足够的线压后的卷绕辊R的宽度方向辊径作为高度进行测量。宽度方向用传感器220具备宽度方向用照相机和照相机所拍摄的图像的处理功能。此时，高度不使用测量值的绝对值，而是首先使宽度方向用传感器220和线状激光光源230移动直至线状激光250照射在卷轴16的中心轴的正上方的位置，并进行第一次的高度测量。将其作为基准值，此后，将测量到的高度与该基准值之间的差值作为辊径的增大量进行测量，并将除以该期间的旋转次数得到的值作为纸幅W的宽度方向厚度轮廓。宽度方向以约200μ至300μ的间隔测量，进行测量的照相机的最大视野范围约为400mm至600mm，但是由于这些数值基于现场的空间或者照相机能力、激光光源规格等，因此能够根据工艺进行设计。高度测量定期性地(例如每十圈地)在卷轴16旋转一圈期间进行多点测量。由于测量的范围是线状的带，因此在照相机视野范围内所占据的面积比非常小。因此，使用在测量开始时判定应该测量的区域并且在以后接下来的高度测量时仅在该范围内进行图像处理的方法，进行高速拍摄和平均化，由此进行足够的平均化和使卷绕辊R的固有振动等归零化。
该旋转一圈的开始和结束的触发由旋转次数测量传感器106进行，该触发是经由测量控制装置150对配置于卷绕辊R的上方的宽度方向辊径测量装置200的触发，同时，也是用于流动方向移动量测量装置100的卷轴中心标记110测量的触发。测量控制装置150也在计算作为测量的基准的基准值(时间零分布(タイムゼロプロファイル))以及向其之后的高度测量值的取得位置和卷轴中心位置的校正系数时同步执行。
宽度方向用传感器220A、220B、220C和线状激光光源230A、230B、230C以相同的间隔(例如50cm)在宽度方向上各配置三台，宽度方向用传感器220以在卷绕辊R上的设定距离内具有50cm的视野范围的方式对齐焦点。激光光源230在相同的设定距离内在50cm处对齐焦点。此时，该设定距离(高度)的±几厘米的范围内为在照相机的焦点深度内能够取得较好的图像的范围，且为能够用于高度测量的范围。由于这些数值因照相机、镜头等而不同，因此未定义。重要的是，如果卷绕辊R的高度变化的话，则在照相机的视野范围内捕捉到的激光250的线状图像的位置如图9的(a)的262、264、266所示变化。在本发明中，此时的高度精度最低为100μ以下。宽度方向用传感器220A和激光光源230A经由托架203A安装于直线导轨205A并一体地移动。其他的宽度方向用传感器220B、220C和激光光源230B、230C也同样地以一对进行组合，并分别经由托架203B、203C安装于直线导轨205B、205C，当移动时，全部同时移动。作为使它们移动的手段准备了驱动装置202，与流动方向移动量测量装置100的驱动装置102同步动作。
如图8的(b)所示，宽度方向用传感器220观察卷绕辊R的表面，240表示视野范围。线状激光光源230的照射点242示出高度测量范围的最低高度，照射点244示出最高高度。测量控制装置150通过驱动装置202以不超过该范围的方式使宽度方向用传感器220和线状激光光源230同时并列移动。
如图8的(c)所示，当从正面观察该宽度方向辊径测量装置200时，便能知道线状激光光源230A、230B、230C和宽度方向用传感器220A、220B、220C以及这些的视野范围240A、240B、240C各自的位置关系。照射来的线状激光250A、250B、250C由于在实际的运转时进行了叠加处理，因此不会同时照射线状激光250A和250B或者线状激光250B和线状激光250C。线状激光250遍及宽度方向总是在两侧交替地照射。宽度方向用传感器220也随之进行同步测量。
图9示出通过对线状激光250进行图像处理而测量高度(辊径)的概念。宽度方向用传感器220使用CCD照相机。关于线状激光250的图像，当卷绕辊R的高度低时(卷绕辊R和照相机(传感器220)的距离远时)，如图9的(a)的图像262所示，由于焦点稍微偏移，因此，粗且长的图像出现在CCD照相机的视野范围270内的上侧。图像264位于聚合焦点的设定中心位置，拍摄清晰的图像，长度短于图像262，并且高度恰好在中间点。当辊径增大并且与照相机的距离接近时，图像266出现在视野范围270内的下侧，该拍摄结果由于变粗了相当于焦点偏移的量且靠近照相机，所以长度变短。这些视野范围内的各个像素的位置以及灰度值用于高度的转换，但是原始数据在从测定开始至卷轴16转一圈期间获取几十点至几百点。获取的点越多越能消除细微的噪声。关于测定值的平均化，与在流动方向测定中测量卷轴中心标记时同样地使拍摄图像重叠以平均化各宽度方向像素分区处的重心位置。在宽度方向的高度存在凹凸的情况下，如果宽度方向用传感器220偏离聚合焦点的中心位置的话，则拍摄到的线状激光250的图像如图9的(b)的260所示为非直线状。在这种情况下，也将各宽度方向像素分区处的重心位置平均化以获得高度测量值260CP。
该测量值仅为高度测量值，并不是纸幅的厚度。厚度的计算根据以下的步骤。
1)利用流动方向移动量测量装置100测量卷绕辊R的中心位置，并且使宽度方向辊径测量装置200移动，以使得其激光照射略微位于其中心位置之前(朝向流动方向的下游，例如靠前2-3mm)。
2)当卷轴16的中心轴到达激光照射位置时，测量基准的宽度方向高度并将其保存储存于测量控制装置150。
3)接下来，当卷轴16达到预先设定的旋转次数或者移动量时，旋转次数测量传感器106或者流动方向用传感器104发出触发，宽度方向用传感器220测量高度并将其保存储存于测量控制装置150。
4)测量控制装置150基于该高度测量值和其间的移动量进行高度校正计算并除以期间的旋转次数来计算相当于一个纸幅的厚度。
5)以下，重复3)和4)，直至线状激光250偏离视野范围240内，并且宽度方向用传感器220和线状激光光源230再次移动。
图10为关于流动方向移动量测量装置100的流动方向用传感器104和宽度方向辊径测量装置200的宽度方向用传感器220的同步移动的概念图。通过流动方向用传感器104以及旋转次数测量传感器106测定卷绕辊R在传感器位置CL0处的旋转次数和卷轴中心位置。此时，宽度方向用传感器220位于传感器位置CW0，测量辊径为R120的状态下的卷绕辊R的宽度方向的高度。流动方向用传感器104和宽度方向用传感器220根据辊径r的增大(R122的状态)而移动，以确保拍摄目标的视野范围，但此时，使宽度方向用传感器220与流动方向用传感器104同时移动(朝向流动方向的下游)直至卷轴16的中心位置的稍靠前的位置(图中流动方向用传感器位置CL1以及宽度方向用传感器位置CW1)。移动时间虽然只有几秒，但是为了正确地测量宽度方向辊径的基准点，预先将宽度方向用传感器220放置在卷轴16的中心位置之前，实际上，当中心位置位于激光照射位置的正下方时，流动方向用传感器104发出开始高度基准值测量的触发。厚度的计算是观察高度变化量，不需要绝对值高度，是尽可能保持精度的一种措施。
图11示出从基准点开始辊径增大的同时卷轴中心位置移动时的校正方法。图中，测量基准值时(辊径＝r0)的卷绕辊R以虚线的圆R0示出，其中心以C0示出。接下来测定时(辊径＝r1)的卷绕辊R以实线的圆R1示出，其中心以C1示出。其中心仅移动辊径的增大量x(＝r1-r0)。此时，距离中心位置的高度的宽度方向平均值的增加量h也与x为相同的量。但是，由于宽度方向用传感器220所测量的部位为以前的中心位置C0的正上方，因此，测量到增加量的测量结果为y而非h。求得的测量值为该移动期间的宽度方向高度(辊径)的变化量，其为基准位置和移动后的位置中的宽度方向高度的变化量。关于该变化量h，基于基准位置的半径r0和测量结果y以及流动方向移动量x，通过下述数学式求得校正后的测量值。
h＝{(r0+y)2+x2}1/2-r0
此处得到的h是卷轴的中心位置从基准点移动之后的宽度方向高度，平均值应该是示出接近于x的值，假设能够形成理想的真正平坦的卷绕辊的话，则应该示出相同的值。纸幅W的厚度总是变动，因此，总是需要监视其宽度方向高度。另一方面，x示出流动方向的移动量，转换为厚度时的变动量示出仅与该宽度方向高度分离的流动方向分量的厚度平均值。
图12示出将上述的卷轴中心位置、高度、旋转次数等测量值计算成目标的厚度或者长度的单位时的数据处理的图像。将来自各传感器104、106、220的测量结果传送至测量控制装置150，数据的储存状态如图所示，将来自流动方向移动量测量装置100的测定值与时间戳一起按照时间序列储存卷轴的旋转次数M、卷轴的中心位置(距照相机视野范围中心的距离)C、照相机位置(距卷筒的距离)CP、基于该计算结果的辊径r。接下来，关于来自宽度方向辊径测量装置200的测定值，在宽度方向上由测量装置的分解功能确保的宽度方向各位置CDn，在测定时的旋转次数的区域内储存来自宽度方向用传感器220的宽度方向基准高度280A0、280B0、280C0。接着测量的第一次的测定值280A1、280B1、280C1仍然被储存在该测量时旋转次数的区域。之后，同样地以通过系统300决定的间隔进行测量直至形成新的基准测量。由此确保了基础数据，并用于之后的必要的运算。
本发明的目的在于，通过利用非扫描测量的不需要过滤的高速厚度测定，将流动方向的厚度变动和宽度方向的厚度变动分离而进行测量。由此，能够进行高速的控制，并且能够分析出以往无法测量的抄纸机的用具等引起的高速变动的原因，能够发现变动原因并予以排除，而不是通过外部机器进行强制性的纸的质量修正，由此进行以去除原因为目的而非修正的测量控制。利用上述测量的数据，例如r1＝CP1+C1、r2＝CP2+C2，其间的移动量为r2-r1，将其除以其间的旋转次数M而计算一个纸幅W的厚度。在于同一视野范围内进行两次拍摄的情况下，由于照相机的位置未发生移动，因此CP1＝CP2。如果移动量为1mm且旋转次数为50次的话，则运算结果为200μ，并且通过将空气含量的校正加到其上来计算纸的厚度。空气校正量因纸的种类、抄纸机速度、线压等而不同，为现场调整因素。同样地，280A1-280A0除以其间的旋转次数求得宽度方向的厚度。关于这些流动方向测量值和宽度方向测量值，直至测量装置移动为止基准值相同，因此，提高旋转次数以提高精度，例如为r4-r1、280A3-280A0等，能够自由选择150张的平均值等。在控制战略和机器分析、质量管理方面可以采用不同的平均化方法，也可以出现最终的一个卷绕辊的卷绕形式。另外，能够构筑下游的分支辊(为小型卷绕辊，销售用的尺寸)的卷绕形式和质量管理数据。最迅速的测量的变动量取加权平均或者移动平均，能够将其厚度转换成基重进行控制。本发明相比不雇佣放射线管理人员的话就不能导入利用β射线基重传感器进行的基重测量控制的工艺，具有较大的经济效益，且能够提高质量。
进一步，如图13所示，能够测量卷绕的真正长度，并且能够减少下游工序中剩余纸的浪费，因此，仅通过该流动方向移动量测量装置即能预计巨大的经济效益。本发明的方法是通过测量卷绕辊的辊径及其旋转次数而获得的结果，但系统测量卷绕辊的半径，并且还记录测量时的旋转次数。在图13中，L2、L3为测量开始后的时刻的卷绕辊的周长，L2为2×π×r2，L3为2×π×r3。其间的纸幅W的长度为(L2+L3)×(M3-M2)÷2，上底为L2且下底为L3，高度相当于旋转次数M的梯形的面积。测量从M1开始，框架更换之后有几秒钟的时间无法测量旋转次数，但其可以根据后来的辊径增加量的结果推测出来，或者也可以根据能够测量的时刻的框架更换后的时间计算出来。假设该量如图中410所示，400为卷轴的周长，直至测量开始的M1为止的期间的旋转次数，可以根据M1～M2间的时间推测出自框架更换后至M1的时间，或者根据前一个卷绕最终速度求得长度。辊径与大直径纸卷相比非常小，因此，一圈两圈的差异仅为几米。

Claims (8)

1.一种长尺寸片材的厚度测量方法，其为对于被按压于卷筒的同时被卷绕于卷轴的长尺寸片材测量其厚度的厚度测量方法，其特征在于，
通过非接触方式测量所述长尺寸片材形成的卷绕辊的辊径的增加量，
同时，测量所述卷轴的旋转次数，
通过使用所测量的辊径的增加量和旋转次数的运算，求得所述长尺寸片材的厚度。
2.根据权利要求1所述的长尺寸片材的厚度测量方法，其特征在于，
所述卷筒的位置被固定，与之相对，所述卷轴随着辊径的增加在流动方向上能够移动，
测量所述卷轴的端面在流动方向上的移动量作为所述辊径的增加量。
3.根据权利要求1所述的长尺寸片材的厚度测量方法，其特征在于，
使在所述卷绕辊的宽度方向上具有长度的线状激光照射至所述卷绕辊的表面，
同时，对于照射至所述卷绕辊的表面的线状激光，从不同于其照射方向的角度进行拍摄，
基于拍摄到的线状激光的图像，测量卷绕辊的宽度方向辊径的增加量，并将该量作为所述辊径的增加量。
4.一种长尺寸片材的厚度测量系统，其为对于被按压于卷筒的同时被卷绕于卷轴的长尺寸片材测量其厚度的厚度测量系统，其特征在于，包括：
辊径测量装置，通过非接触方式测量所述长尺寸片材形成的卷绕辊的辊径的增加量；
旋转次数测量装置，测量所述卷轴的旋转次数；
测量控制装置，进行使用所述辊径测量装置测量得到的辊径的增加量和所述旋转次数测量装置测量得到的旋转次数的运算。
5.根据权利要求4所述的长尺寸片材的厚度测量系统，其特征在于，
所述卷筒的位置被固定，与之相对，所述卷轴随着辊径的增加在流动方向上能够移动，
所述辊径测量装置为测量所述卷轴的端面在流动方向上的移动量的流动方向移动量测量装置。
6.根据权利要求5所述的长尺寸片材的厚度测量系统，其特征在于，
所述流动方向移动量测量装置包括：
流动方向用照相机，其对所述卷轴的旋转中的端面进行拍摄；
流动方向用图像处理装置，其基于该流动方向用照相机拍摄到的图像，测量卷轴的端面的流动方向移动量。
7.根据权利要求4所述的长尺寸片材的厚度测量系统，其特征在于，
所述辊径测量装置为包括如下部件的宽度方向辊径测量装置：
线状激光光源，其配置为使在所述卷绕辊的宽度方向上具有长度的线状激光照射至所述卷绕辊的表面；
宽度方向用照相机，其对于从该线状激光光源照射至卷绕辊的表面的线状激光，从不同于其照射方向的角度进行拍摄；
宽度方向用图像处理装置，其基于该宽度方向用照相机拍摄到的线状激光的图像，测量卷绕辊的宽度方向辊径的增加量。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的长尺寸片材的厚度测量系统，其特征在于，
所述卷筒的位置被固定，与之相对，所述卷轴伴随辊径的增加在流动方向上能够移动，
i)所述辊径测量装置具有流动方向移动量测量装置以及宽度方向辊径测量装置，
所述流动方向移动量测量装置具有：流动方向用照相机，其对所述卷轴的旋转中的端面进行拍摄；流动方向用图像处理装置，其基于该流动方向用照相机拍摄到的图像测量卷轴的端面的流动方向移动量，
所述宽度方向辊径测量装置具有：线状激光光源，其配置为使在所述卷绕辊的宽度方向上具有长度的线状激光照射至所述卷绕辊的表面；宽度方向用照相机，其对于从该线状激光光源照射至卷绕辊的表面的线状激光，从不同于其照射方向的角度进行拍摄；宽度方向用图像处理装置，其基于该宽度方向用照相机拍摄到的线状激光的图像，测量卷绕辊的宽度方向辊径的增加量，
ii)所述辊径测量装置还具有驱动装置，其使所述流动方向移动量测量装置和所述宽度方向辊径测量装置同步移动。
CN201780023003.9A 2016-04-11 2017-02-22 长尺寸片材的厚度测量方法以及厚度测量系统 Active CN108885096B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-078675 2016-04-11
JP2016078675A JP6479706B2 (ja) 2016-04-11 2016-04-11 長尺シート材の厚み計測方法および厚み計測システム
PCT/JP2017/006487 WO2017179302A1 (ja) 2016-04-11 2017-02-22 長尺シート材の厚み計測方法および厚み計測システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108885096A true CN108885096A (zh) 2018-11-23
CN108885096B CN108885096B (zh) 2020-06-09

Family

ID=60042508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780023003.9A Active CN108885096B (zh) 2016-04-11 2017-02-22 长尺寸片材的厚度测量方法以及厚度测量系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10870948B2 (zh)
EP (1) EP3444562B8 (zh)
JP (1) JP6479706B2 (zh)
CN (1) CN108885096B (zh)
CA (1) CA3020509C (zh)
WO (1) WO2017179302A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109631778A (zh) * 2018-12-29 2019-04-16 杭州东信光电科技有限公司 柔性版版厚自动测量系统及其测量方法
CN112097715A (zh) * 2020-09-03 2020-12-18 南京贝迪电子有限公司 一种lcp膜厚度检测装置
CN112797919A (zh) * 2021-01-29 2021-05-14 广东省特种设备检测研究院珠海检测院 一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法
CN117629297A (zh) * 2023-11-29 2024-03-01 中建材凯盛机器人（上海）有限公司 压延玻璃的尺寸、厚度及重量自动检测设备

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6930257B2 (ja) * 2016-07-26 2021-09-01 株式会社リコー 被搬送物処理装置及び液体吐出装置
CN108931531B (zh) * 2017-05-24 2021-10-22 香港纺织及成衣研发中心 一种织物疵点自动检测方法、系统和计算机可读存储介质
US11020993B2 (en) * 2017-07-28 2021-06-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Determinations of lengths of web medias
JP7119661B2 (ja) * 2018-07-06 2022-08-17 セイコーエプソン株式会社 ウェブ形成装置、ウェブ加工装置、繊維原料再生装置、及び、ウェブ形成方法
DE102019103401A1 (de) * 2019-02-12 2020-08-13 Voith Patent Gmbh Dickenmessung
US11279590B2 (en) * 2020-01-27 2022-03-22 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Non-contact measurement of material remaining in expendable spools
CN113418485B (zh) * 2021-06-08 2023-10-13 深圳市大族数控科技股份有限公司 测厚装置以及测厚方法
CN113720286B (zh) * 2021-09-01 2023-10-27 江西铜博科技有限公司 一种用于铜箔生产的测厚装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5651606A (en) * 1979-10-04 1981-05-09 Jujo Paper Co Ltd Measuring instrument for thickness of wound sheet
JPS5716994A (en) * 1980-07-04 1982-01-28 Kamo Eiichi Basis weight automatic control method in papermaking process
JPH0198550A (ja) * 1987-10-07 1989-04-17 Fuji Tekkosho:Kk 接圧力制御方式巻取機
CN1202868A (zh) * 1995-11-28 1998-12-23 法比奥－泼尼股份公司 测量网材卷直径的方法和装置
JPH11351832A (ja) * 1998-06-04 1999-12-24 Showa Alum Corp コイル材の巻き込み空気量測定方法及び測定装置
JP2005134342A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 Fuji Photo Film Co Ltd テープ巻回体の変形測定方法及びテープ巻回体の変形測定装置
FI20040510A (fi) * 2004-04-07 2005-10-08 Metso Paper Inc Menetelmä ja laitteisto rullauksen hallitsemiseksi
CN1741946A (zh) * 2003-01-28 2006-03-01 株式会社理光 片材传送设备和成像设备
US20150034757A1 (en) * 2013-07-30 2015-02-05 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Diameter measurement of a roll of material in a winding system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2356660A (en) 1942-06-13 1944-08-22 Jr Harry A Deuel Method and apparatus for determining the average thickness of the entire width of coiled metallic strip material from rolling mills
JPS5651606B2 (zh) * 1973-12-25 1981-12-07
JPH0185357U (zh) * 1987-11-25 1989-06-06
FI103661B1 (fi) 1998-01-22 1999-08-13 Valmet Corp Menetelmä ja laitteisto rullauksen ohjaamiseksi
JP4393696B2 (ja) 2000-12-12 2010-01-06 大日本印刷株式会社 測長システム
JP2004277899A (ja) 2003-03-13 2004-10-07 Mitsubishi Paper Mills Ltd 抄紙機における紙ウェブの厚さプロファイル制御方法
CN102607494B (zh) * 2012-02-13 2015-11-25 金红叶纸业集团有限公司 卷纸纸张的“卷内厚度”的监测方法及监测系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5651606A (en) * 1979-10-04 1981-05-09 Jujo Paper Co Ltd Measuring instrument for thickness of wound sheet
JPS5716994A (en) * 1980-07-04 1982-01-28 Kamo Eiichi Basis weight automatic control method in papermaking process
JPH0198550A (ja) * 1987-10-07 1989-04-17 Fuji Tekkosho:Kk 接圧力制御方式巻取機
CN1202868A (zh) * 1995-11-28 1998-12-23 法比奥－泼尼股份公司 测量网材卷直径的方法和装置
JPH11351832A (ja) * 1998-06-04 1999-12-24 Showa Alum Corp コイル材の巻き込み空気量測定方法及び測定装置
CN1741946A (zh) * 2003-01-28 2006-03-01 株式会社理光 片材传送设备和成像设备
JP2005134342A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 Fuji Photo Film Co Ltd テープ巻回体の変形測定方法及びテープ巻回体の変形測定装置
FI20040510A (fi) * 2004-04-07 2005-10-08 Metso Paper Inc Menetelmä ja laitteisto rullauksen hallitsemiseksi
US20150034757A1 (en) * 2013-07-30 2015-02-05 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Diameter measurement of a roll of material in a winding system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
钟飞 等: "《高精度片材厚度检测系统设计》", 《包装学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109631778A (zh) * 2018-12-29 2019-04-16 杭州东信光电科技有限公司 柔性版版厚自动测量系统及其测量方法
CN112097715A (zh) * 2020-09-03 2020-12-18 南京贝迪电子有限公司 一种lcp膜厚度检测装置
CN112097715B (zh) * 2020-09-03 2021-07-06 南京贝迪新材料科技股份有限公司 一种lcp膜厚度检测装置
CN112797919A (zh) * 2021-01-29 2021-05-14 广东省特种设备检测研究院珠海检测院 一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法
CN117629297A (zh) * 2023-11-29 2024-03-01 中建材凯盛机器人（上海）有限公司 压延玻璃的尺寸、厚度及重量自动检测设备

Also Published As

Publication number Publication date
US10870948B2 (en) 2020-12-22
CA3020509C (en) 2021-06-15
EP3444562A4 (en) 2019-12-18
US20190153672A1 (en) 2019-05-23
EP3444562B1 (en) 2021-12-15
JP6479706B2 (ja) 2019-03-06
WO2017179302A1 (ja) 2017-10-19
CA3020509A1 (en) 2017-10-19
JP2017190950A (ja) 2017-10-19
EP3444562B8 (en) 2022-01-19
EP3444562A1 (en) 2019-02-20
CN108885096B (zh) 2020-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108885096A (zh) 长尺寸片材的厚度测量方法以及厚度测量系统
CN101815665B (zh) 对通过加工工艺的幅材特征的准确跟踪
CN104995659B (zh) 评估多孔杆内的孔隙度分布
CN103874919B (zh) 用于监测和控制起绉工艺时的片材特征的方法和设备
US9266694B2 (en) Noncontact caliper measurements of sheet products using intersecting lines in sheet manufacturing or processing systems
CN106918600A (zh) 一种基于机器视觉的面料表面缺陷检测和标记方法
JPH05503582A (ja) ロール表面の不規則性および硬さを測定する方法ならびに装置
US20110050879A1 (en) Optical inspection system employing short wave infrared sensing
EP3425112B1 (en) Process and system for monitoring characteristics of defects in a web which is moving in a web-making machine and for identifying the causes of the web defects
CN110017784A (zh) 一种卷曲钢卷端部在线质检装置和方法
CN112189133A (zh) 长尺寸片材的质量测量方法及质量测量装置
EP0650915A1 (de) Vorrichtung zur Überprüfung der Wickelqualität von Garnspulen und Verwendung der Vorrichtung an einer Spul- oder Spinnmaschine
CN203706231U (zh) 柔性卷盘材料二维码识读设备
CN102422146A (zh) 用于测量不稳定移动片材的性质的设备和方法
US11327010B2 (en) Infrared light transmission inspection for continuous moving web
JP6920861B2 (ja) ロープの表面凹凸検出方法および表面凹凸検出装置
CN103315391B (zh) 烟草加工业的棒形制品的制造机和制造机运行方法
JP2008198081A (ja) 積層されたシート材の計数装置および計数方法
US7959763B2 (en) Apparatus and method for correcting basis weight measurements using surface topology measurement data
US9739012B1 (en) Augmented reality of paper sheet with quality measurement information
US20110132561A1 (en) Method and device for detecting at least one variable at least indirectly characterizing the properties of a surface in a material web treatment device and method for optimizing the operating method of a material web treatment device
US6188077B1 (en) Method and measuring machine for analyzing a paper web
CN108387585A (zh) 一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置及检测方法
JPS5925443B2 (ja) レ−ザ光による加撚走行糸条の撚角測定法
JP2018028462A (ja) 金属帯の表面検査方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant