CS201767B1

CS201767B1 - Device for evaluating the dimensions of fibrous materials

Info

Publication number: CS201767B1
Application number: CS560778A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Kral; Juri Tulka; Milan Kuklinek; Vaclav Husa; Frantisek Lebr
Original assignee: Zdenek Kral; Juri Tulka; Milan Kuklinek; Vaclav Husa; Frantisek Lebr
Priority date: 1978-08-30
Filing date: 1978-08-30
Publication date: 1980-11-28

Description

(54) Zařízení pro vyhodnocování rozměrů vláknitých materiálů(54) Equipment for evaluation of dimensions of fibrous materials

Vynález se týká zařízení pro vyhodnocování rozměrů vláknitých útvarů nebo jejich částí, které jsou v některých průmyslových oborech základním údajem, potřebným pro posouzení stupně nebo způsobu opracování vláknitého materiálu a současně činitelem, určujícím jakost finálních výrobků.The present invention relates to an apparatus for evaluating the dimensions of fibrous formations or parts thereof which, in some industries, is an essential element for assessing the degree or method of processing a fibrous material and at the same time a factor determining the quality of the final products.

V průmyslu papíru a celulózy je znalost rozměrů vláknitých útvarů nebo alespoň jejich průměrné délky, nebo lépe distribuce těchto délek, vodítkem k zásahům do technologie zpracování vláknitých surovin s cílem upravit požadované vlastnosti finálních výrobků, které jsou na rozměrech vláken značně závislé.In the paper and pulp industry, knowing the dimensions of the fiber formations or at least their average length, or better the distribution of these lengths, is a guide to interfering with the fiber processing technology in order to adjust the desired properties of the final products, which are highly dependent on the fiber dimensions.

Podobně je důležitá také znalost rozměrů malých vláken pro posouzení průběhu jejich přípravy z vláknitých surovin v průmyslových odvětvích, kde jsou používány krátkovlákenné až práškovité materiály, jako plnicí hmoty, a kde na rozměrech a tvaru fragmentů vláken záleží homogenita a ostatní vlastnosti finálních výrobků.Similarly, it is also important to know the dimensions of small fibers to assess the course of their preparation from fibrous raw materials in industries where short to pulverulent materials are used as fillers and where the size and shape of the fiber fragments matter homogeneity and other properties of the final products.

Získání objektivních a staticky reprezentativních údajů o rozměrech mikroskopických vláken není lehké. Například papírenská vlákna uvolněná z dřevní hmoty mají délku 1 až 5 milimetrů při tloušťce několika setin milimetru. Tato vlákna mají přitom značně komplikovanou fibrilární strukturu, která se během technologického zpracování rozpadá na fibrilární svazky, popřípadě až na jednotlivé fibrily. Fibrily mají tloušťku řádů mikronů, délku řádu set mikronů.Obtaining objective and statically representative microscopic fiber dimensions is not easy. For example, the paper fibers released from the wood mass have a length of 1 to 5 millimeters at a thickness of several hundredths of a millimeter. These fibers have a complicated fibrillar structure, which disintegrates into fibrillar bundles or even individual fibrils during technological processing. The fibrils have a thickness of the order of microns, a length of the order of hundred microns.

Krácení přírodních vláken a jejich rozpad na fibrily neprobíhá při mletí suroviny u všech vláken stejně, a proto běžná vodní suspenze papírenských vláken obsahuje nejširší spektrum různě narušených vláken, počínaje vlákny zkrácenými střihovými silami mlecích orgánů, vlákna vnitřně fibrilovaná, vlákna, z jejichž povrchu se začínají fibrily uvolňovat a volně pohyblivé fibrilární svazky, respektive fibrily. Složitá struktura, heterogenita a velké rozdíly mezi tloušťkou a délkou ztěžují vyhodnocování rozměrů těchto útvarů. K získání statisticky reprezentativních údajů je navíc zapotřebí vyšetřit velké množství vláken.The shortening of natural fibers and their disintegration into fibrils does not occur equally in the grinding of the raw material for all fibers, and therefore a conventional papermaking aqueous suspension contains the widest spectrum of differently disturbed fibers, starting with shortened shear forces, internally fibrillated fibers. fibrils release and freely movable fibrillar bundles, respectively fibrils. The complex structure, heterogeneity and large differences in thickness and length make it difficult to evaluate the dimensions of these formations. In addition, a large number of fibers need to be examined to obtain statistically representative data.

Pro získaní informací o rozměrech vláken byla vyzkoušena řada zařízení. V prvé řadě se jedná o přímá měření rozměrů vláken okulárovým mikrometrem nebo projekcí s použitím ohebných měříték. Proměřením 200 až 600 vláken se získají relativně objektivní údaje o distribuci jejich délek a tlouštěk.A number of devices have been tested to obtain information on fiber dimensions. Firstly, it is a direct measurement of the fiber dimensions by an eyepiece micrometer or by projection using flexible scales. Measurement of 200 to 600 fibers gives relatively objective data on the distribution of their lengths and thicknesses.

Jiná zařízení dávají možnost zjišťovat průměrnou délku vláken tak, že jsou vlákna obsažená ve vodní suspenzi zachycována tenkými drátky selektivně podle jejich délky.Other devices give the possibility to determine the average fiber length so that the fibers contained in the aqueous suspension are captured by thin wires selectively according to their length.

Vedle zařízení založených na mechanické frakcionaci suspenze vláken existuje i řada zařízení založených na měření filtračního odporu vlákenného rouna vytvořeného ze suspenze definované koncentrace, který je různý podle stupně opracování vláken a jejich charakteru.In addition to devices based on mechanical fractionation of the fiber suspension, there are a number of devices based on the measurement of the filtering resistance of a fibrous web formed from a suspension of defined concentration, which varies according to the degree of fiber treatment and its nature.

Jiná zařízení jsou založena na měření změn intenzity světla procházejícího, respektive rozptýleného, proudící suspenzí vláken.Other devices are based on measuring changes in the intensity of light passing through or scattered through a fiber suspension.

Pomocí speciálního měřicího kolečka se proměřuje obraz řídké suspenze vláken získaný projektorem a údaje zpracované elektronicky jsou vyhodnocovány počítačem, nebo protéká velmi řídká suspenze vláken definovanou rychlostí skleněnou kapilárou a intenzita světelného paprsku, procházejícího úzkou štěrbinou kolmo na kapiláru, je snímána elektronicky a každé zastínění světelného paprsku je opakovaně zaznamenáno fotografickou cestou. Distribuce délky vláken se potom získá ze senzometrického vyhodnocení fotografického záznamu použitím počítače. V dalším případě se používá k optoelektrickému snímání dat světelého paprsku, který se periodicky pohybuje kolmo na směr pohybu vlákna v kapiláře. Složitý měřicí systém používající počítače je schopen poskytnout informace nejen o délce vláken, ale i o jejich příčných rozměrech, o jejich povrchu a objemu. Výpočet objemu vláken se neobejde bez současného měření transmise. Tato zařízení mohou pracovat s polarizovaným světlem a dvojitou štěrbinou, anebo využívat k měření laserového paprsku.Using a special measuring wheel, the image of the thin fiber suspension obtained by the projector is measured and the electronically processed data is evaluated by a computer, or a very thin fiber suspension is flowing through the glass capillary at a defined speed. is repeatedly recorded by photographic means. The fiber length distribution is then obtained from a sensometric evaluation of the photographic record using a computer. In another case, it is used to optoelectrically capture light beam data that periodically moves perpendicular to the direction of fiber travel in the capillary. A complex measuring system using computers is able to provide information not only on the length of the fibers but also on their transverse dimensions, their surface and volume. Calculation of the fiber volume cannot be accomplished without a simultaneous transmission measurement. These devices can work with polarized light and a double slit, or use it to measure laser beams.

Každé z uvedených zařízení pro stanovení rozměrů mikroskopckých vláken má své výhody a nevýhody. Mikroskopická měření délek nebo proměřování obrazců vláken získaných projekcí jsou časově náročná a jsou zatížena subjektivními chybami. Objektivní optoelektrické metody jsou sice rychlé, ale značně nákladné. Dochází zde k poruchám způsobeným ucpáním kapilár. Dalším zdrojem chyb je skutečnost, že vlákna proudící kapilárou nejsou nikdy přímková a dále mohou vznikat chyby vlivem různé elasticity vláken a různé drsnosti povrchu vláken a drátků. Zařízení založené na měření filtračního odporu vláknitého lože jsou velmi rychlá, ale délku vláken a jejich délkovou distribuci vůbec nehodnotí.Each of the microscopic fiber dimensioning apparatuses has its advantages and disadvantages. Microscopic measurements of lengths or measurements of fiber patterns obtained by projection are time-consuming and subject to subjective errors. Objective optoelectric methods are fast, but costly. There are disturbances caused by capillary clogging. Another source of error is the fact that the fibers flowing through the capillary are never straight and furthermore errors may arise due to the different elasticity of the fibers and the different surface roughness of the fibers and wires. Devices based on fiber bed filter resistance measurements are very fast, but do not evaluate fiber length and length distribution at all.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro vyhodnocování rozměrů vláknitých materiálů na principu měření změn intenzity světelného záření podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že sestává z multiplexeru, který je svými výstupy napojen na první logický obvod a druhý logický obvod. První logický obvod je svým výstupem napojen na blokovací logický obvod, který je dále napojen na jeden vstup prvního čítače, který je výstupem spojen přes první paměť a první dekodér s první zobrazovací jednotkou. Výstup druhého logického obvodu je napojen jednak na blokovací logický obvod a dále na jeden vstup druhého čítače, jehož výstup je přes druhou paměť a druhý dekodér spojen s druhou zobrazovací jednotkou. Na jeden vstup multiplexeru je napojena snímací matice a na druhý vstup multiplexeru je napojen výstup děliče kmitočtu, jehož vstup je spojen s oscilátorem a jehož další výstup je napojen na oba čítače, další výstup je napojen na obě paměti a další výstup je napojen na oba dekodéry.These drawbacks are overcome by a device for evaluating the dimensions of fibrous materials on the principle of measuring the variation of light intensity according to the invention. Its essence is that it consists of a multiplexer, which is connected to the first logic circuit and the second logic circuit. The first logic circuit is outputted to a blocking logic circuit, which is further coupled to one input of the first counter, which is output connected to the first display unit via the first memory and the first decoder. The output of the second logic circuit is connected both to the blocking logic circuit and to one input of the second counter, the output of which is connected to the second display unit via the second memory and the second decoder. One multiplexer input is connected to a sensing matrix and the other is connected to the output of a frequency divider, the input of which is connected to the oscillator and the other of which is connected to both counters, the other of which is connected to both memories and the other is connected to both decoders. .

Dále j.e podle vynálezu výhodné, jestliže . snímací matice je vytvořena ze světlocitlivých čidel, uspořádaných mozaikovitě, například v pravidelném šestiúhelníkovém sponu.It is further preferred according to the invention if:. the sensing matrix is formed of light-sensitive sensors arranged mosaic, for example in a regular hexagonal clip.

Při zapojení na počítač je zařízení schopno prakticky stejnou rychlostí určit délkovou distribuci vláknitých útvarů.When connected to a computer, the device is able to determine the length distribution of the fiber formations at practically the same speed.

Vynález a jeho výhody jsou blíže objasněny na příkladu provedení pomocí výkresů, kde značí obr. 1 snímací matici, obr. 2 realizaci racionálního logického schématu a obr. 3 blokové schéma zařízení podle vynálezu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention and its advantages are illustrated in more detail by way of example with reference to the drawings, in which: FIG. 1 shows the sensing matrix, FIG. 2 illustrates the implementation of a rational logic diagram, and FIG.

Snímací matice 1 je vytvořena ze světlocitlivých čidel, například fotoodporů, fototranzistorů nebo fotodiod, uspořádaných v pravidelném šestiúhelníkovém sponu. Pracovní jednotkou snímací matice 1 je ideální dílec la, znázorněný na obr. 1 vyšrafováním. Tento ideální dílec la obsahuje sedm světlocitlivých čidel signalizujících podle racionálního logického schématu průchod obrazu vlákna nebo zakončení obrazu vlákna v ploše vymezené tímto ideálním dílcem la. Sporné případy umístění obrazu nejsou registrovány.The sensor matrix 1 is formed from light-sensitive sensors, for example photo resistors, phototransistors or photodiodes, arranged in a regular hexagonal clip. The working unit of the sensing nut 1 is the ideal piece 1a, shown by hatching in FIG. This ideal panel 1a comprises seven light-sensitive sensors signaling, according to a rational logic scheme, the passage of the fiber image or the end of the fiber image in the area defined by this ideal panel 1a. Controversial cases of image placement are not registered.

V případě, že jsou odrazem vlákna zakryty jeden krajní a jeden prostřední elektronický prvek dílce nebo dva krajní a jeden prostřední prvek dílce, dává výstupní signál kanál K. Jsou-li obrazem vlákna zakryty dva nesousedící krajní prvky dílce, dává výstupní signál kanál P. Dávají-li výstupní signál oba kanály, je preferován kanál P, jehož výstup blokuje výstup kanálu K. Realizace uvedeného racionálního logického schématu je znázorněna na obr. 2.In the case where one outer and one middle electronic element of the panel or two outer and one middle element of the panel are covered by the reflection of the fiber, the output signal gives channel K. If two non-adjacent outer elements of the panel are covered by the fiber image if the output signal is both channels, it is preferred to channel P whose output blocks the output of channel K. The realization of said rational logic diagram is shown in Fig. 2.

Na obr. 3 je znázorněno blokové schéma celého zařízení. Zařízení podle vynálezu je tvořeno multiplexem 2, který je svými výstupy napojen na první logický obvod 4 a druhý logický obvod 5. První logický obvod 4 je svým výstupem napojen na blokovací logický obvod 6, který je dále napojen na jeden vstup prvního čítače 7. Výstup prvního čítače 7 je přes první paměť 9 a první dekodér 11 spojen s první zobrazovací jednotkou 13. Toto spojení tvoří kanál P. Kanál K je tvořen druhým logickým obvodem 5, který je svým výstupem napojen jednak na blokovací logický obvod 6 a dále na jeden vstup druhého čítače 8, jehož výstup je přes druhou paměť 10 a druhý dekodér 12 spojen s druhou zobrazovací jednotkou 14.Fig. 3 shows a block diagram of the whole device. The device according to the invention consists of a multiplex 2, which is connected to the first logic circuit 4 and the second logic circuit 5 by its outputs. The first logic circuit 4 is connected to an interlocking logic circuit 6, which is further connected to one input of the first counter 7. Output The first counter 7 is connected via the first memory 9 and the first decoder 11 to the first display unit 13. This connection forms a channel P. The channel K is formed by a second logic circuit 5, which is connected to an interlocking logic circuit 6 and to an input a second counter 8, the output of which is connected to the second display unit 14 via the second memory 10 and the second decoder 12.

Na jeden vstup multiplexeru 2 je napojena snímací matice 1 a na druhý vstup multiplexeru 2 je napojen výstup děliče 3 kmitočtu, jehož vstup je spojen s oscilátorem 15. Další výstup děliče 3 kmitočtu je napojen na oba čítače 7 a 8, další výstup je napojen na obě paměti 9 a 10 a další výstup je napojen na oba dekodéry 11 a 12.Sensing matrix 1 is connected to one input of the multiplexer 2 and the output of the frequency divider 3 is connected to the other input of the multiplexer 2, the input of which is connected to the oscillator 15. Another output of the frequency divider 3 is connected to both counters 7 and 8. both memories 9 and 10 and the other output is connected to both decoders 11 and 12.

Impulsy ze snímací matice 1 jsou přiváděny na vstup multiplexeru 2, který je postupně podle řídicího signálu z děliče 3 kmitočtu přepíná v kódu -BCD na vstupy prvního a druhého logického obvodu 4 a 5. Kanály pracují nezávisle, ale kanál K je při sepnutém kanálu P blokován blokovacím logickým obvodem 6. Impulsy zpracované prvním a druhým logickým obvodem 4 a 5 jsou potom vedeny do čítačů 7 a 8, odkud mohou být po předem zvoleném počtu měření přepisovány do pamětí 9 a 10. Řídicím signálem z děliče 3 kmitočtu jsou čítače 7 a 8 zároveň nulovány a připravovány pro další měřící cyklus. Na paměti 9 a 10 navazují dekodéry 11 a 12 s připojenými zobrazovacími jednotkami 13 a 14, na kterých lze po promítnutí zvětšeného obrazu preparátu odečíst, kolikrát se vyskytuje u hodnoceného preparátu případ, kdy obraz vlákna ideálním dílcem prochází a kolikrát případ, kdy obraz vlákna v ploše ideálního dílce la končí.The pulses from the sensing matrix 1 are applied to the input of the multiplexer 2, which in turn switches them in the code -BCD to the inputs of the first and second logic circuits 4 and 5 according to the control signal from the frequency divider 3. The pulses processed by the first and second logic circuits 4 and 5 are then routed to the counters 7 and 8, from which they can be rewritten to memories 9 and 10 after a preselected number of measurements. The control signal from the frequency divider 3 is the counters 7 and 8. 8 at the same time zeroed and prepared for the next measuring cycle. The memories 9 and 10 are connected to the decoders 11 and 12 with the connected display units 13 and 14, where after the projected image of the specimen can be read, how many times there is a case of a fiber image passing through an ideal workpiece and the surface of the ideal panel 1a ends.

Z těchto údajů lze potom snadno vypočítat počet vláken a jejich průměrnou délku.The number of fibers and their average length can then be easily calculated from these data.

Snímací matice 1 může být příkladně realizována optimálním počtem 256 sousedících reálných dílců. Ideální počet dílců získaných různým elektrickým propojením světlocitlivých čidel je zhruba šestkrát vyšší. Dílce jsouThe sensor matrix 1 can be realized, for example, by an optimum number of 256 adjacent real parts. The ideal number of components obtained by various electrical connections of light-sensitive sensors is about six times higher. The parts are

Claims

SUBJECT

An apparatus for evaluating the dimensions of fibrous materials on the principle of measuring variations in light intensity, characterized in that it consists of a multiplexer (2), which is connected to the first logic circuit (4) and the second logic circuit (5) by its outputs. the logic circuit (4) is connected to an interlocking logic circuit (6), which is further connected to one input of the first counter (7), which is connected to the first display unit (9) and the first decoder (11) to the first display unit (13) and the output of the second logic circuit (5) is connected both to the blocking logic circuit (6) and to one input of the second counter (8), the output of which is, for example, , 5 to 5.0 V and a logic zero level at less than 0.5 V. In this case, multiplexer 2 is occupied by 119 integrated circuits. They are integrated multiplexers with 16 inputs and one output, working in inverse transmission and controlled by BCD code. At the output of the multiplexer 2, after a double inversion, the signal is in its original form and must be inverted to enter the logic shown in detail in FIG. In case of negative image capture, inventory can be disconnected. The control signals are obtained by dividing the fundamental frequency of the oscillator 15 in a ratio of 1: 16 in several stages, the number of which depends on the desired scanning and display frequency. The dividing ratio is given by the requirement of 16X16 ideal parts. By controlling the counters 7 and 8, it is possible to select the image scanning frequency over a wide range, which also allows the image of the fiber suspension to flow through the display device, where a minimum image shift during reading is required. Image acquisition can also be performed by external control.

The time required to evaluate the signal of one ideal panel 1a of the sensing matrix 1 is determined by the frequency of the oscillator 15 and the number of downstream electronic elements that respond at least 50 ns, so that said set of electronic elements evaluates the whole image of real fibers or other particles in a fraction of a second.

OF THE INVENTION and a second decoder (12) coupled to a second display unit (14), wherein a sensor matrix (1) is connected to one multiplex input (2) and a frequency divider (3) output is connected to the other multiplexer input (2) the output is connected to both counters (7 and 8), the other output is connected to both memories (9 and 10) and the other output is connected to both decoders (11 and 12).

Device according to claim 1, characterized in that the sensing nut (1) is made of light-sensitive sensors arranged mosaically, for example in a regular hexagonal clip.