DE4243351A1 - Transverse base weight signal formation system for moving paper web - Google Patents

Transverse base weight signal formation system for moving paper web

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Abstract

Transverse base weight signal formation system for moving paper web subtracts reference signal from base weight signal provided by reciprocating sensor

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bilden eines Signals, das das Maschinenquerrichtungs-Profil des Grundgewichts einer sich bewegenden Bahn wiedergibt, wobei in dem Verfahren die Grundmasse der Bahn mittels eines sich in Querrichtung hin- und her­ bewegenden Grundgewichtssensors gemessen wird und ein das Grundge­ wicht der Bahn wiedergebendes Signal gebildet wird. Die Erfindung betrifft im spezielleren die Messung des Grundgewichts einer Bahn, die aus Papier, Karton oder einem entsprechenden, auf Zellulosefasern basierenden Material besteht.The present invention relates to a method of forming of a signal representing the cross machine direction profile of the basis weight represents a moving path, in which the method Base mass of the web by means of a back and forth in the transverse direction moving basic weight sensor is measured and a the Grundge important signal representing the path is formed. The invention relates in particular to the measurement of the basis weight of a web, the made of paper, cardboard or equivalent, on cellulose fibers based material.

Derzeit wird die sich bewegende Bahn auf Papiermaschinen norma­ lerweise mit Hilfe eines sich in Querrichtung hin- und herbewegenden Grundgewichtssensors detektiert. Unter einem solchen sich in Quer­ richtung hin- und herbewegenden Sensor versteht man einen Sensor (oder mehrere Sensoren), der das Grundgewicht oder jegliche dazu proportionale Größe in kontinuierlicher Weise derart mißt, daß sich der Meßpunkt in kontinuierlicher Weise von dem einen Rand der Bahn zu dem anderen Rand der Bahn hin- und herbewegt. Das auf diese Weise erzielte Signal stellt eine Kombination der Schwankungen in Maschinen­ richtung, d. h. der Schwankungen in Längsrichtung, sowie der Schwan­ kungen in Maschinenquerrichtung dar. Diese Beiträge können somit nicht durch bloßes Bearbeiten des Signals voneinander getrennt werden. Das erzielte Signal wird beim Steuern der Schwankungen in Maschinen­ richtung sowie auch der Schwankungen in Maschinenquerrichtung ver­ wendet. Das voll dem sich hin- und herbewegenden Grundgewichts­ sensor gelieferte Signal muß daher speziell bearbeitet werden, um die Grundgewichtsschwankungen in Querrichtung der Bahn zu bestimmen. Currently the moving web on paper machines is norma usually with the help of a reciprocating motion Basis weight sensor detected. Under such a cross towards the reciprocating sensor means a sensor (or more sensors) of the basis weight or any of these proportional size measures continuously so that the Measuring point in a continuous manner from one edge of the web to moved back and forth on the other edge of the web. That way signal obtained represents a combination of fluctuations in machines direction, d. H. the fluctuations in the longitudinal direction, and the swan cross machine direction. These contributions can thus not be separated from each other by simply editing the signal. The signal obtained is used to control the fluctuations in machines direction as well as the fluctuations in the cross machine direction turns. That full of the floating basis weight The signal supplied by the sensor must therefore be specially processed in order to Determine basis weight fluctuations in the transverse direction of the web.  

Zur Lösung dieses Problems ist es im Stand der Technik bekannt, den Mittelwert aus mehreren Querdurchläufen zu berechnen, d. h. die Grund­ gewichtsschwankung wird aus einer Mehrzahl von Querdurchläufen bestimmt, und daraus wird die mittlere oder durchschnittliche Grund­ gewichtsschwankung in Maschinenquerrichtung errechnet; der auf diese Weise erhaltene Wert wird zur Wiedergabe der Grundgewichtsschwan­ kung in Maschinenquerrichtung verwendet. Die auf diese Weise erfol­ gende Messung der Grundgewichtsschwankung ist zeitaufwendig, auf­ grund der bei dem Verfahren erforderlichen Ausführung von mehreren Querdurchläufen, wobei es sich typischerweise um 10 bis 20 Messungen handelt.To solve this problem it is known in the prior art that Calculate the mean of several cross runs, d. H. the reason weight fluctuation becomes from a plurality of cross runs determined, and this becomes the mean or average reason weight fluctuation calculated in cross machine direction; the on this Wise value is used to represent the basis weight swan cross machine direction. The success in this way Measuring the fluctuation in the basis weight is time-consuming due to the execution of several required in the process Cross runs, which are typically 10 to 20 measurements acts.

Weiterhin ist es bekannt, zusätzlich zu einem sich in Querrichtung hin- und herbewegenden Grundgewichtssensor einen stationären Grundge­ wichtssensor zu verwenden, wobei das Signal von dem stationären Grundgewichtssensor von dem Signal subtrahiert wird, das der sich in Querrichtung hin- und herbewegende Grundgewichtssensor liefert. Dieses Verfahren ist aufgrund der mehreren dabei erforderlichen Senso­ ren teuer, und außerdem ist es auch nicht sehr zuverlässig, da die Rest­ schwankung die Messung beeinträchtigt.Furthermore, it is known, in addition to a transverse direction and moving base weight sensor a stationary base weight sensor to use, the signal from the stationary Base weight sensor is subtracted from the signal that is in Transversely reciprocating basis weight sensor provides. This procedure is due to the multiple Senso required ren expensive, and besides, it is not very reliable because the rest fluctuation affects the measurement.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Überwindung der eingangs genannten Nachteile sowie in der Schaffung eines neuartigen Verfahrens zum Bilden eines Signals, das das Grundgewicht einer kon­ tinuierlichen, sich bewegenden Bahn in Maschinenquerrichtung unter Verwendung des Ausgangssignals eines das Grundgewicht messen den sich in Querrichtung hin- und herbewegenden Sensors wiedergibt.An object of the present invention is to overcome disadvantages mentioned in the introduction and in the creation of a novel Method for forming a signal that the basis weight of a con continuous, moving web in the cross machine direction under Using the output signal of a to measure the basis weight reproduces reciprocating sensor.

Dieses Ziel wird erreicht durch die im Anspruch 1 angegebenen Ver­ fahrensschritte.This goal is achieved by the Ver specified in claim 1 driving steps.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, daß von dem Signal, das sich aus dem von dem sich in Querrichtung hin und herbewegenden Sensor gemessenen Grundgewicht ergibt, ein Bezugssignal subtrahiert wird, das der Grundgewichtsschwankung der Bahn in Maschinenrichtung als Mittelwert über die gesamte Breite der Bahn entspricht. Das Bezugs­ signal ist innerhalb einer kurzen Zeitdauer proportional zu dem Grund­ gewicht, doch die Beziehung kann sich über längere Zeitintervalle in der Tat stark verändern. Als Bezugssignal kann man z. B. das die mittlere Bahndurchlässigkeit der Bahn in Maschinenrichtung wiedergebende Signal des Lochlokalisiersystems adaptieren, das von einer auf einer Papiermaschine heutzutage bereits bestehenden Vorrichtung in einfacher Weise erzielbar ist. Alternativ hierzu kann man beispielsweise das den Unterdruck der Saugwalze der Papiermaschine wiedergebende Meßsignal verwenden, und dieses Signal kann man im Hinblick auf die Elimi­ nierung von Störungen in vorteilhafter Weise bearbeiten. Weiterhin alternativ kann man zwei Bezugssignale aus dem Druck und der Kon­ sistenz Papiermasse in dem Stoffauflaufkasten verwenden.The invention is based on the basic idea that from the signal that from that of the reciprocating one Sensor measured basic weight, subtracted a reference signal that is the basis weight fluctuation of the web in the machine direction as the mean across the entire width of the web. The reference  signal is proportional to the reason within a short period of time weight, but the relationship may change over time Act greatly change. As a reference signal, one can e.g. B. the middle one Web permeability of the web reflecting the machine direction Adapt signal of the hole localization system that from one to one Paper machine nowadays existing device in simple Way is achievable. Alternatively, you can, for example, the Negative pressure of the suction roll of the paper machine reproducing measurement signal use, and this signal can be seen in terms of the Elimi nation of disturbances edit in an advantageous manner. Farther alternatively, one can use two reference signals from the pressure and the con Use paper pulp in the headbox.

In Verbindung mit der Signalverarbeitung wird vorteilhafterweise das Prinzip der sogenannten adaptiven Rauschunterdrückung verwendet. Dabei wird ein Bezugssignal vorteilhafterweise nach einer Verzögerung einem adaptiven Filter zugeführt, in dem daraus mit Hilfe einer soge­ nannten Verzögerungs-Abgriffleitung und eines Linearkombinators, auch Neuro-Netzwerk genannt, ein neues Signal erzeugt wird, wobei dieses Signal zur Erzeugung des Ausgangssignals von dem Querrichtungssignal subtrahiert wird. Vorteilhafterweise wird das Ausgangssignal dem adaptiven Filter als Fehlersignal zugeführt, um dadurch den Koeffizienten des Linearkombinators zu adaptieren.In connection with the signal processing, this is advantageously Principle of the so-called adaptive noise suppression used. A reference signal is advantageously after a delay fed to an adaptive filter, in which a so-called called delay tap line and a linear combiner, too Neuro network called, a new signal is generated, this Signal for generating the output signal from the cross direction signal is subtracted. The output signal is advantageously the adaptive filter supplied as an error signal to thereby the Adapt coefficients of the linear combiner.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung geht man von der Annahme aus, daß die Grundgewichtsschwankungen in Maschinen­ richtung sowie in Maschinenquerrichtung nicht zueinander in Beziehung stehen, wie dies natürlich ist. Zwischen dem Bezugssignal und dem Maschinenrichtungs-Signal geht man von folgender Beziehung aus:A preferred embodiment of the invention is based on assuming that the fluctuations in the basis weight in machines direction and in the cross-machine direction not in relation to each other stand, as is natural. Between the reference signal and the The machine direction signal is based on the following relationship:

In dieser Formel bezeichnet mDT(t) das Grundgewicht in Maschinen­ richtung in Abhängigkeit von der Zeit; N bezeichnet eine Zeitkonstante, die bestimmt wird auf der Basis der Distanz zwischen dem Grundge­ wichtssensor und dem Bezugssensor, den Bahngeschwindigkeitsschwan­ kungen und der Korrelationszeit der Grundgewichtsschwankungen in Maschinenrichtung; a1 bezeichnet Koeffizienten; Xref(t) bezeichnet den Wert des Signals von dem Bezugssensor zum Zeitpunkt t; Δt bezeichnet die Verzögerung, mit der das Signal Xref(t) zu beaufschlagen ist, wobei diese Verzögerung durch die Distanz des Sensors und durch die mittlere Geschwindigkeit der Bahn bestimmt wird; und δt bezeichnet den Abtast­ abstand bei der Verarbeitung des digitalen Signals. Die Koeffizienten ai sind langsam zeitabhängig; z. B. kann man annehmen, daß ai über fünf bis zehn Querläufe konstant ist. Die Koeffizienten ai sind dazu ausgelegt, langsamen Schwankungen Rechnung zu tragen, z. B. nach Maßgabe des LMS- oder SER-Algonthmus:In this formula, m DT (t) denotes the basic weight in the machine direction as a function of time; N denotes a time constant which is determined based on the distance between the basic weight sensor and the reference sensor, the web speed fluctuations and the correlation time of the basic weight fluctuations in the machine direction; a 1 denotes coefficients; X ref (t) denotes the value of the signal from the reference sensor at time t; Δt denotes the delay with which the signal X ref (t) is to be applied, this delay being determined by the distance of the sensor and by the average speed of the web; and δt denotes the sampling distance in the processing of the digital signal. The coefficients a i are slowly time-dependent; e.g. B. one can assume that a i is constant over five to ten cross runs. The coefficients a i are designed to take slow fluctuations into account, e.g. B. according to the LMS or SER algorithm:

Dabei handelt es sich bei µ um einen Koeffizienten, durch den die Rate und die Genauigkeit der Adaption beeinflußt werden, und bei mtr(nδt) handelt es sich um das Signal von dem sich in Querrichtung hin- und herbewegenden Meßkopf zum Zeitpunkt nδt. Μ is a coefficient by which the rate and the accuracy of the adaptation are influenced, and m tr (nδt) is the signal from the measuring head moving back and forth at time nδt.

Das dann erzielte Signal εn, d. h. das Ausgangssignal des Systems, ergibt ein reines Querrichtungssignal. Außerdem paßt sich das System an lang­ same Veränderungen in dem Verhältnis zwischen dem Bezugssignal und dem Maschinenrichtungs-Grundgewichtssignal an. Bei korrekter Auswahl von t und N paßt sich das System außerdem an durch die Maschinenge­ schwindigkeit bedingte Änderungen der Verzögerung zwischen dem Bezugssignal und dem Grundgewichtssignal an.The signal ε n then obtained, ie the output signal of the system, results in a pure cross direction signal. The system also adapts to slow changes in the relationship between the reference signal and the machine direction basis weight signal. With the correct selection of t and N, the system also adapts to machine speed-related changes in the delay between the reference signal and the basis weight signal.

Man kann gleichermaßen annehmen, daß die Beziehung zwischen dem Grundgewicht in Maschinenrichtung und dem Bezugssignal nicht linear ist:One can equally assume that the relationship between the Basic weight in the machine direction and the reference signal not linear is:

wobei es sich bei f um eine gleichförmige Funktion handelt. In diesem Fall werden die Koeffizienten mittels des sogenannten Neuro-Netzwerk- Rücklauf-Ausbreitungs-Verfahrens adaptiert.where f is a uniform function. In this Case, the coefficients are determined using the so-called neuro network Return propagation method adapted.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, aus dem von dem sich in Querrichtung hin- und herbewegenden Grundgewichtssensor erzeugten Signal einen zuverlässigen Wert des Grundgewichtsprofils der jeweiligen sich bewegenden Bahn in deutlich kürzerer Zeit herzuleiten, als dies durch irgendein derzeit in Verwendung befindliches Verfahren möglich ist, d. h. durch Berechnen des durchschnittlichen Grundgewichtsprofils von mehreren Querdurchläufen bzw. in Querrichtung erfolgenden Durch­ läufen.With the present invention it is possible to use the Generated back and forth basis weight sensor generated Signal a reliable value of the basic weight profile of each deriving moving path in a significantly shorter time than this possible by any method currently in use is, d. H. by calculating the average basis weight profile of several cross runs or cross runs run.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein Ausfüh­ rungsbeispiel unter Bezugnahme auf die einzige Zeichnungsfigur aus­ führlicher beschrieben, in der eine praktische Ausführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist. The invention will hereinafter be described with reference to an embodiment Example with reference to the single drawing figure described in more detail, in which a practical implementation of the inventions method according to the invention is shown.  

In der Zeichnung wird das von dem sich in Querrichtung hin- und her­ bewegenden Grundgewichtssensor 1 kommende Signal S1 einer Sum­ miereinheit 2 zugeführt und dann weiter zu dem Ausgang 3 befördert. Das von dem Bezugssensor 4 - z. B. einem die mittlere Lichtdurch­ lässigkeit messenden Bahnlochdetektor oder dem Unterdrucksensor der Saugwalze - erzielte Signal wird nach einer Verzögerung 5 dem adap­ tiven Filter 6 zugeführt, dem außerdem das dem Ausgang 3 zugeführte Signal als Fehlersignal zugeführt wird. Das von dem adaptiven Filter ausgehende Signal S2 wird der Summiereinheit zugeführt und dort von dem Signal S1 subtrahiert. Das Ausgangssignal entspricht mit sehr hoher Genauigkeit dem Grundgewichtsprofil der Bahn in Maschinenquerrich­ tung.In the drawing, moves back from the transversely and reciprocating basis weight sensor 1 signal coming S1 is supplied to a sum minimizing unit 2, and then further conveyed to the output. 3 The from the reference sensor 4 - z. B. a measured the mean light transmission permeability hole detector or the vacuum sensor of the suction roller - signal is supplied after a delay 5 to the adaptive filter 6 , which is also fed to the output 3 signal as an error signal. Signal S2 originating from the adaptive filter is fed to the summing unit and subtracted there from signal S1. The output signal corresponds to the basis weight profile of the web in machine cross direction with very high accuracy.

Claims (7)

1. Verfahren zum Bilden eines Signals, das das Querrichtungs-Basis­ gewicht einer sich bewegenden Bahn wiedergibt, wobei das Basisge­ wicht der Bahn mittels eines sich in Querrichtung hin- und herbewe­ genden Basisgewichtssensors gemessen wird und ein das Basisge­ wicht der Bahn wiedergebendes Signal gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß von dem gebildeten Querrichtungssignal ein Bezugssignal subtrahiert wird, das die Schwankungen des Grund­ gewichts der Bahn in Maschinenrichtung als Mittelwert für die ge­ samte Bahn wiedergibt.1. A method of forming a signal representing the cross-direction base weight of a moving web, wherein the basis weight of the web is measured by means of a cross-wise moving base weight sensor and a signal representing the basis weight of the web is formed , characterized in that a reference signal is subtracted from the transverse direction signal formed, which reflects the fluctuations in the basis weight of the web in the machine direction as an average for the entire web. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Querrichtungssignal ein Be­ zugssignal subtrahiert wird, das die mittlere Lichtdurchlässigkeit in Maschinenrichtung der Bahn wiedergibt.2. The method according to claim 1, characterized in that a Be tensile signal is subtracted, which is the mean light transmission in Machine direction of the web reproduces. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Querrichtungssignal die von einem Lochdetektor ermittelte durchschnittliche Durchlässigkeit sub­ trahiert wird oder ein den Unterdruck der Saugwalze wieder­ gebendes Bezugssignal transformiert wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that of the cross direction signal that of average permeability determined sub is tracted or the vacuum of the suction roller again giving reference signal is transformed. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schwankungen des Grundge­ wichts der Bahn in Maschinenrichtung wiedergebende Bezugssignal nach einer Verzögerung in ein adaptives Filter eingegeben wird und daraus mittels einer Verzögerungs-Abgriffleitung ein Signal gebildet wird, das von dem Querrichtungssignal subtrahiert wird, wodurch man das Ausgangssignal erhält.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the fluctuations in the Grundge weight of the web in the machine direction reference signal is entered into an adaptive filter after a delay and a signal is formed therefrom by means of a delay tap line which is subtracted from the cross direction signal, whereby you get the output signal. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal in das adaptive Filter als Fehlersignal eingegeben wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the output signal into the adaptive Filter is entered as an error signal.   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß hinsichtlich der Schwankungen der Bahn in Maschinenrichtung und in Querrichtung angenommen wird, daß zwischen diesen keine Korrelation besteht, und daß zwischen dem Bezugssignal und dem Maschinenrichtungssignal folgende Be­ ziehung gilt: wobei sich die Koeffizienten ai langsam in Abhängigkeit von der Zeit verändern.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is assumed with respect to the fluctuations of the web in the machine direction and in the transverse direction that there is no correlation between them, and that the following relationship applies between the reference signal and the machine direction signal: where the coefficients a i change slowly as a function of time. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Grundgewicht und dem Bezugssignal folgende Beziehung gilt: wobei f eine gleichförmige Funktion darstellt.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the following relationship applies between the basic weight and the reference signal: where f represents a uniform function.
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