DE1573641A1

DE1573641A1 - Method and device for improving the relationship between the interference signals and the useful signal in the electronic-optical inspection of papers based on light reflection

Info

Publication number: DE1573641A1
Application number: DE19651573641
Authority: DE
Inventors: Paul Lippke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-05-08
Filing date: 1965-05-08
Publication date: 1970-04-16
Also published as: DE1573641C3; DE1573641B2

Description

Verfahren und Einrichtung zur Verbesserung des Verhältnisses zwischen den Störsignalen und dem Nutzsignal zu signal bei der elektronisch-optischen, auf Lichtreflektion beruhenden Prüfung von Papieren. Method and device for improving the relationship between the interfering signals and the useful signal to signal in the electronic-optical on Light reflection based testing of papers.

Elektronisch-optische Verfahren werden eingesetzt zur Prüfung der Oberfläche von Papieren am Schluß der Papierfertigung um Fehler, die aus verfärbten Einschlüssen, Löchern, walten oder dergleichen zu erkennen und durch das gewonnene Erkennungssignal ein Ausscheiden der fehlerhaften Papiere, sei es auf mechanischem, sei es auf manuellem Wege, zu ermöglichen. Electronic-optical methods are used to test the Surface of papers at the end of paper production for defects that have discolored Inclusions, holes, rulers or the like to be recognized and gained through the Detection signal a removal of the defective papers, be it on mechanical, be it by manual means to enable.

Vielfach werden diese Verfahren auch bereits in der Papierfertigung, das heißt entweder in der Papiermaschine selbst, oder in einer Nachbearbeitungsmaschine eingesetzt, um die während der Herstellung oder Bearbeitung auftretenden Fehler rechtzeitig ermitteln zu können. In many cases, these processes are already used in paper production, that means either in the paper machine itself or in a post-processing machine used to address the errors that occur during manufacture or machining to be able to determine in time.

Dem Arbeitsprinzip nach gibt es drei verschiedene Methoden derartiger elektronisch-optischer Pehlersucheinrichtungen. zlines dieser Prinzipien besteht darin, von einer stetigen Lichtquelle einen schmalen Streifen der Papierbahn quer zu ihrer Bewegungsrichtung zu durchleuchten und die Intensität des durch die Papierbahn hindurchfallenden Lichtes durch elektrische Lichtdetektoren festzustellen. According to the working principle, there are three different methods of doing this electronic-optical fault finding devices. zlines of these principles in it, from a steady source of light, a narrow strip of the paper web across to illuminate their direction of movement and the intensity of the through the paper web detect light falling through by means of electrical light detectors.

Lichtquelle und Lichtdetektoren befinden sich dabei auf je einer Seite der Papierbahn. The light source and light detectors are each located on one Side of the paper web.

Bei den anderen beiden Prinzipien befinden sich Papierbahn und Lichtdetektor auf der gleichen Seite des Papieres und es wird die von der Papierbahn reflektierte Lichtmenge durch einen oder mehrere Lichtdetektoren ermittelt. Die beiden Prinzipien unterscheiden ; sich darin, daß in einem Falle über die ganze Breite der Papierbahn von der oder den Lichtquellen über eine quer zur Laufrichtung der Papierbahn liegende Schlitzblende ein schmaler Streifen der Papierbahn beleuchtet wird, und dab von diesem Streifen diffus-reflektierte Licht auf die Lichtdetektoren fällt, während im anderen Falle ein feiner Lichtstrahl über entsprechend optisch-mechanische Anordnungen in schnellem Wechsel in Linien quer zur Laufrichtung der Papierbahn geführt und die von diesem Lichtpunkt zurackKehrende Lichtmenge ermittelt -wird. The other two principles are paper web and light detector on the same side of the paper and it will be the one reflected from the paper web Amount of light determined by one or more light detectors. The two principles differentiate ; is that in one case over the entire width of the paper web of the or the light sources via a slit diaphragm lying transversely to the direction of travel of the paper web a narrow strip of the paper web is illuminated, and from this strip diffuse-reflected light falls on the light detectors, while in the other case a fine beam of light over corresponding opto-mechanical arrangements in rapid Change in lines transversely to the running direction of the paper web and that of this Light point returning amount of light is determined.

Für alle Verfahren, die Fehler in der Papierbahn feststellen sollen, wobei es sich in den meisten Fällen um die Erfassung von Verfärbungen in der Größenordnung von weniger als 1/10 mm2 handelt, ist es notwendig, ein möglichst günstiges Verhältnis zwischen allen auftretenden Störsignalen und dem Nutzsignal zu erhalten. Störsignale werden von der Papierbahn ausgelöst durch unterschiedliche Rauhheit der Papieroberfläche, durch unterschiedliche Dicke des Papieres und unterschiedliche Transparenz, die wiederum teils durch unterschiedliche Dicke des Papieres als auch durch unterschiedliche yaserzusammensetzungen hervorgerufen wird. Hinzu kommen noch Störsignale aus ungewollten Bewegungen des Papieres, wodurch die Lage der Reflektionsebene zu dem auffallendem Licht und damit die Intensität des reflektierten Lichtes verändert wird. Die zeitliche Folge des Auftretens derartiger Störsignale liegt durchaus im Rahmen der Zeitkonstanten der von den Fehlern erwünschten Nutzsignale.For all procedures that are intended to detect errors in the paper web, in most cases it is the detection of discoloration on the order of magnitude is less than 1/10 mm2, it is necessary to use the most favorable ratio possible between all interfering signals and the useful signal. Interfering signals are triggered by the paper web due to different roughness of the paper surface, due to different thickness of the paper and different transparency that again partly due to different thicknesses of the paper as well as different ones yaser compositions is caused. In addition, there are interference signals from unwanted Movements of the paper, reducing the position of the plane of reflection to the conspicuous Light and thus the intensity of the reflected light is changed. The temporal The consequence of the occurrence of such interference signals is well within the scope of the time constants the useful signals desired by the errors.

Diese oben beschriebenen Fehler sind nicht etwa zwangsläufig gleichbedeutend mit einer Verschlechterung der Qualität des Papieres. Es ist durchaus denkbar, daß die Oberfläche des rapieres elektronisch-optisch gesehen in der Amplitude und in der Zeitfolge ein wesentlich höheres Signalintegral erbringt, als der bereits als kritisch zu betrachtende echte Fehler. Das ist zum Beispiel besonders dann der Fall, wenn die Papiere aus bestimmten Gründen eine ausgeprägte Wolkigkeit" erhalten müssen, oder aber das Papier mit echten oder unechten Wasserzeichen versehen werden muß. In diesem Falle geben echte Qualitätsmerkmale die gleichen oder wesentlich stärkeren Störsibnale als die echten Fehler.These errors described above are not necessarily synonymous with a deterioration in the quality of the paper. It is quite conceivable, that the surface of the rapieres seen electronically and optically in amplitude and in the time sequence yields a significantly higher signal integral than that already real errors to be regarded as critical. This is especially the case, for example Case when the papers acquire a pronounced "cloudiness" for certain reasons must, or the paper be provided with real or fake watermarks got to. In this case, real quality characteristics give the same or essential stronger jamming signals than the real mistakes.

Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Beseitigung der Störsignale bei der elektronischoptischen Papierprüfung, die aus der nicht fehlerhaften Beschaffenheit der Papieroberfläche herrühren. Zum Verständnis des Erfindung sge dankens .wird erklärt, daß die unerwünschten Störsignale durch die Bewegung der papierbahn durch in die zur Prüfung beleuchtete Zone entstehen, da hier in raschem Wechsel Teile der Papierbahn mit unterschiedlichem Reflektionsvermögen eintreten. Dieses unterschiedliche Reflektionsvermögen kann durch veränderte Oberflächenstruktur, veränderte Glätte, veränderte Transparenz der Faserschicht und schließlich durch mechanische Bewegungen der Papierbahn hervorgerufen werden. Dä für eine Prüfung mit genigender Auflösung der Fehlergröße die Prüfungszone in der Regel nicht mehr als 1 mm Breite (gesehen in der Laufrichtung der Bahn) bzw. der-wandernde Lichtpunkt nicht mehr als 1 mm2 Fläche besitzt, ist -die Zeitkonstante der Störungen praktisch gleich der der echten Fehler. Es ist also nicht nöglich, durch Einsatz 4lektrischer Filter diese Signale in genügender @eise voneinander zu trennen. Dieses um so eier, als fjr jede Bewertung das Integral der Fläche der echten W1ehler innerhalb einer bestimmten Papierfläche (Formatgröße) gebildet werden muß.The present invention is a method of eliminating the interference signals in the case of the electronic-optical paper test resulting from the non-defective quality originate from the paper surface. Thank you for understanding the invention explains that the unwanted interfering signals are caused by the movement of the paper web arise in the area illuminated for the test, as parts are rapidly changing here enter the paper web with different reflectivities. This different Reflectivity can be increased by changing the surface structure, changing smoothness, changed transparency of the fiber layer and finally due to mechanical movements caused by the paper web. Dä for an exam with sufficient resolution the size of the defect, the test zone is usually not more than 1 mm wide (seen in the running direction of the web) or the moving light point no more than 1 mm2 The time constant of the disturbances is practically the same as that of the real one Failure. It is therefore not possible to use electrical filters to produce these signals to be separated from each other in sufficient detail. All the more so than for every evaluation the integral of the area of the real W1error within a certain Paper surface (Format size) must be formed.

Eine echte Hilfe bietet dagegen das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren das darin besteht, auf der der Beleuchtungsquelle und den Lichtdetektoren abgewendeten Seite der Papierbahn eine ruhende Reflektionsebene anzuordnen, die die gleichen Reflektionseigenschaften besitzt, wie das zu prüfende Papier. Im Prinzip läßt sich dieses Verfahren am einfachsten dadurch verwirklichen, daß auf der den Prüfungselementen abgewendeten Seite~eines Papieres eine ruhende Lage des gleichen Papieres angeordnet wird. I-Iierbei wird das günstigste Verhältnis zwischen den aus den oben geschilderten Ursachen herrührenden Störeignalen und dem @utzsignal erzielt. In diesem Palle ist- durch die gleichartige Färbung der bewegten und der ruhenden Papierbahn und durch das gleichartige grundsätzliche Reflektionsvermögen die beste Wirkung zu erreichen. Die Verwendung des gleichartigen Papieres als ruhende Reflektionsunterlage ermöglicht sogar dann noch kleinste Verfärbungsfehler mit brauchbaren Nutzsignalen zu erhalten, wenn die Papieroberfläche selbst außerordentlich unruhig ist. pür den Ball, daß das Optimum des Verhältnisses zu Störsignalen und Nutzeignalen nicht notwendig ist, zum Beispiel wenn nur größere Fehler zu ermitteln sind, oder die Papierobe-rfläche- an sich schon sehr gleichförmig ist, genügt es, eine ruhende Reflektionsunterlage zu verwenden, die in Farbe und Reflektionsvermögen dem zu-prüfenden Papier ähnlich ist. In diesem Falle konnte im Bereich der Prüfungszone eine verdrehbare Walze quer zur Laufrichtung der Papier bahn angeordnet werden, die an ihrer OberfläChe mehrere Felder mit verschiedenem Reflektionsvermögen oder verschiedener Pärbung b-esitzt. -Durch Verdrehen aer Walze kann das optimal wirkende Feld der als Reflektionsunterlage verwendeten Walze herausgefunden werden. Die gleiche Wirkung kann auch erzielt werden, wenn diese Reflektionsunterlage als eine ebene Fläche mit mehreren Peldern parallel zur Papierbahn verschoben wird. Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren ermöglicht auch gleichzeitig eine weitere Ausdehnung der elektronischoptischen Prüfungsverfahren für Papierbahnen. In vielen Pällen sind Fehler, die in einem bestimmten Parbton auftreten, und durch das Xerstellungsverfahren des Papieres unvermeidbar sind, nicht als echter Fehler zu bewerten. Um ein Beispiel zu nennen, würden schwache Rotfärbungen bei einem Papier, das grundsätzlich später mit roter Farbe ganz oder teilweise bedruckt wird, nicht störend wirken, während alle anderen Parben als echte störende Fehler bewertet werden müssen; Umgekehrt aber wiirde in einem Palle, in dem das Papier vornehmlich in einem gelblichen Ton erzeugt oder später bedruckt werden, ein in blauer Farbe auftretender Fehler besonders stark wirken. Die- Erfindung bietet das Mittel, um diese Selektion oder Betonung der Fehler herbeizuführen, indem die Reflektionsunterlage im gleichen Farbton wie der zu unterdrückende Parbfehler gewählt wird, und für den besonders zu betonenden Parbfehler die Reflektionsunterlage in der Komplementärfarbe des auszuscheidenden Fehlers gewählt wird.On the other hand, that on which the invention is based offers real help Method that consists of the lighting source and the light detectors facing away from the side of the paper web to arrange a stationary reflection plane, the has the same reflective properties as the paper to be tested. Basically the easiest way to implement this method is that on the Examination elements averted side ~ of a paper a resting position of the same Paper is arranged. In doing so, the most favorable ratio between the Disturbance signals resulting from the causes described above and the @utzsignal achieved. In this palle there is the similar coloring of the moving and the stationary paper web and due to the similar fundamental reflectivity to achieve the best effect. The use of the same type of paper as a resting Reflection pad enables even the smallest discoloration errors with usable Obtain useful signals when the paper surface itself is extremely restless is. pür the ball that the optimum of the ratio to interfering signals and useful signals is not necessary, for example if only major errors are to be determined, or the paper surface is already very uniform in itself, it is sufficient to have a stationary one Use a reflective pad that matches the color and reflectivity to be tested Paper is similar. In this case, a rotatable Roller are arranged transversely to the direction of travel of the paper web, which is at its surface several fields with different reflectivities or different coloring b-it sits. - By turning the roller, the optimally acting field of the as Reflection pad used roller can be found out. The same effect can also be achieved if this reflection pad is a flat surface with several fields parallel is moved to the paper web. The method on which the invention is based enables also at the same time a further expansion of the electronic-optical examination procedure for paper webs. In many palls there are errors that are in a certain parbton occur and are unavoidable by the manufacturing process of the paper, do not to be assessed as a real mistake. To give an example, there would be faint red tints in the case of paper that will generally later be printed in whole or in part with red ink will not act annoying, while all other parbenas are real annoying errors need to be assessed; Conversely, however, would be in a Palle in which the paper mainly produced in a yellowish tone or printed later, an in blue color appear particularly strong. The invention offers that Means to bring about this selection or accentuation of the fault by the reflection pad is chosen in the same color as the parf fault to be suppressed, and for the The reflection pad in the complementary color is particularly important to emphasize the parfaults of the fault to be eliminated is selected.

Der Erfindungsgedanke ermöglicht gleichzeitig auch mehrere solcher elektionen oderetonungen in einem Arbeitsgang bei der Prüfung der Papiere durchzuführen, indem mehrere Prüfungszoflen in der Laufrichtung der Bahn aufeinanderfolgend angeordnet sind, das heißt beim Reflektionsverfahren mit ruhender Lichtquelle mehrere-Blenden mit zugehörigen Lichtdetektoren, und beim Reflektionsverfahren mit wandernden Lichtstrahlen mehrere Lichtstrahlen gleichzeitig angewendet werden, die in der Laufrichtung der Bahn aufeinander folgen, so daß für jede dieser Prüfungszonen eine getrennte Reflektionsunterlage mit unterschiedlicher Färbung und gegebenenfalls unterschiedlichem Reflektionsvermögen vorgesehen ist.The concept of the invention also enables several such at the same time to carry out elections or tones in one step when examining the papers, by arranging several inspection digits one after the other in the running direction of the web are, that is, in the reflection method with a stationary light source, several diaphragms with associated light detectors, and in the reflection method with moving light rays multiple rays of light are applied at the same time, those in the Follow each other in the direction of travel of the web, so that one for each of these test zones separate reflection pad with different colors and if necessary different reflectivity is provided.

Diese Ausweitung des Erfindungsgedankens ist von wesnetlicher Bedeutung bei der Prüfung von transparenten Papieren. Bei diesen Papieren wird die Güte danach beurteilt, wieviele Verfärbungen-vorhanden sind, die teils dunkler oder andersfarbig als die allgemeine Papieroberflache sind, und wie viele weiße Fa@@@zusammenballungen. Der Erfindung gemäß werden dann zwei Prüfungszonen verwendet, von denen eine mit einer Reflektionsunterlage versehen ist, die nicht dunkler ist, als der allgemeine farbton des zu prüfenden Papieres, so daß in dieser Zone alle dunkleren Verfärbungen ermittelt werden, wçhrend in der zweiten Prüfungszone eine schwarze Reflektionsunterlage verwendet wird, (oder bei sehr transparenten Papieren oder Folien überhaupt keine Unterlage) so daß hier alle weißen Verfärbungen erfaßt werden.This expansion of the concept of the invention is of essential importance when testing transparent papers. With these papers, the quality is after assesses how many discolorations are present, some of which are darker or different in color than the general paper surface, and how many white fa @@@ clumped together. According to the invention, two test zones are then used, one of which has a reflective pad is provided that is not darker than the general one hue of the paper to be tested, so that all darker discolorations in this zone can be determined during the second test zone a black reflection pad is used (or none at all in the case of very transparent papers or foils Base) so that all white discolorations are covered here.

Die Anwendung derartiger, der Erfindung entsprechender Reflektionsunterlagen wirkt sich auch vorteilhaft bei der Feststellung von Löchern innerhalb der Papierbahn aus. Viele Papiere müssen ausschließlich auf das Vorhandensein von gröberen-oder kleineren Löchern untersucht werden. Bei den kleineren Löchern ist meist der Nachteil gegeben, daß sich in der Fläche der störenden Öffnung noch Papierfasern befinden, die noch eine beträchtliche Reflektionswirkung besitzen. Das erschwert die Feststellung dieser kleinen Öffnungen. Wird jedoch dem Erfindungsgedanken entsprechend eine Reflektionsunterlage verwendet, die in der Färbung dem Maximum der spektralen Smpfindlichkeit des Lichtdetektors entspricht,. so lassen sich derartige verschleierte Löcher mit einem guten Verhältnis zwischen den Störsignalen und dem Nutzsignal erkennen.The use of such reflecting documents according to the invention is also beneficial in detecting holes within the paper web the end. Many papers have to rely solely on the presence of coarser or more smaller holes are examined. The smaller holes are usually the disadvantage given that there are still paper fibers in the area of the interfering opening, which still have a considerable reflective effect. That makes the determination difficult these little openings. However, according to the idea of the invention, it becomes a reflection pad used in coloring the maximum of the spectral sensitivity of the light detector corresponds. so can such veiled holes with recognize a good ratio between the interfering signals and the useful signal.

Durch die Anwendung des Erfindungsgedankens ergibt sich gleichzeitig eine wesentliche Verbesserung der Leistungsf@higkeit derartiger Pehlersucheinrichtungen. Durch die Anwendung der bestgeeigneten Reflektionsunterlage ist es möglich,- beide Oberflächen einer Papierbahn zugleich durch eine nur von einer beite wirkende Prüfung auf Fehler zu untersuchen.The application of the inventive concept results at the same time a significant improvement in the performance of such troubleshooting systems. By using the most suitable reflection pad, it is possible - both Surfaces of a paper web at the same time by a test that is only effective from one side to investigate for errors.

Es Können auch mehrere Papierbannen zugleich geprüft werden die übereinander liegend durch die Prüfzone und die Reflektionsurterlage geführt werden. Uie Gre@ze nierfiir liegt ausschließlich in der noch senügenden Transparenz der Papierbahnen um den auf der den Prüfungselementen abgekehrten Seite des Papieres auftretenden Fehler noch mit genügend Wirkung fiir die Anderung der Lichtintensität erfassen zu können.Several paper banners can also be checked at the same time, one on top of the other be guided horizontally through the test zone and the reflection location. Uie Gre @ ze The only reason for this lies in the still insufficient transparency of the paper webs around the side of the paper facing away from the examination elements Detect defects with sufficient effect for the change in light intensity to be able to.

Claims

Claims.

Claim 1: Method and device for improving the Relationship between the interfering signals and the useful signal in the case of the electronic-optical, inspection of papers based on light reflection characterized in that in the examination zone on the one facing away from the light source and the light detectors Side of the paper web has a diffuse-retroreflective static reflection surface in the same or similar hue or in coloring that of the maximum spectral Sensitivity of the light detectors is arranged accordingly.

Claim 2: method according to claim 1 thereby characterized in that to improve the sensitivity of the debugger for Defect of a certain color is the complementary color of the defect for the reflection pad is chosen.

Claim 3: Method according to Claim 1 thereby characterized in that to suppress the detection of errors of certain coloring the reflection pad has the same off-color as the fault to be suppressed receives.

Claim 4: Method according to Claim 1 thereby characterized in that several successive in the course of the movement of the paper Examination zones with differently colored or differently reflective reflections; i ' ons documents are used.

Claim 5: method according to claim 1 thereby marked that for the detection of white errors in transparent papers a black reflective pad, and a white one to detect black defects Reflection pad either individually or successively in the course of the movement of the paper be applied.

Patent claim 6: Method according to claim 1 thereby characterized in that for the preferential detection of small holes in the test Paper, possibly in conjunction with other reflection materials Reflection pad is chosen, the color of which is in the maximum of the spectral sensitivity corresponds to the light detectors used, this reflection pad being useful highly reflective is chosen.

Claim 7: Device for performing the method according to the Claims 1 - 6, characterized in that the reflection pads on the circumference of a rotating roller or on one of the test zones used movable surface in different gradations in terms of parbe or reflectivity are arranged.