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Die
vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein das Messen und Steuern
bzw. Regeln mindestens einer Eigenschaft einer Bahn eines flächigen Materials,
wenn die Bahn hergestellt wird, und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen
zum Messen und Steuern bzw. Regeln einer Bahn eines flächigen Materials
während ihrer
Herstellung mittels eines ersten Sensors, vorzugsweise eines ortsfesten
Sensors, um die Gleichförmigkeit
der Bahn zu gewährleisten,
und eines zweiten Sensors, ebenfalls vorzugsweise eines ortsfesten
Sensors, um den Absolutwert mindestens einer Eigenschaft der Bahn
zu gewährleisten.
Während
die vorliegende Erfindung ganz allgemein auf das Messen und Steuern
bzw. Regeln der Herstellung einer Anzahl von unterschiedlichen Typen
des Bahnmaterials anwendbar ist, wird sie vorliegend unter Bezugnahme
auf Papierbahnen beschrieben, für
die sie insbesondere anwendbar ist und anfänglich verwendet wurde.
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Man
hat eine Vielzahl von Sensoren zum Messen und Steuern bzw. Regeln
der Herstellung von flächigem
Material verwendet, das in Form von kontinuierlichen Bahnen hergestellt
wird, die sich bei dem Herstellungsverfahren mit hohen Geschwindigkeiten
bewegen. Das Bahnmaterial kann beispielsweise Metall, Kunststoff
oder, für
die Beschreibung der vorliegenden Erfindung, Papier sein.
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Die üblichste
und gegenwärtig
beliebte Form des Papierbahnsensors wird im Allgemeinen quer über die
Bahn des Papiers hinweg bewegt, was man als Querrichtungs- (CD-)
Abtasten der Bahn bezeichnet. Während
der Sensor, beispielsweise ein Betadickenmesser-Flächengewichtssenor,
die Papierbahn in Querrichtung abtastet, bewegt sich das Papier
schnell durch die Papierherstellungsmaschine. Dementsprechend erfasst
der Sensor das Flächengewicht
in Form eines Zickzackmusters auf der Bahn in der Richtung der Bahnbewegung
oder Maschinenrichtung (MD). Bei Abtastgeschwindigkeiten im Bereich
von 100 bis 400 Millimetern (mm) pro Sekunde, Scannerinstrument-Messzonen
im Bereich von 10 bis 30 mm und Bahngeschwindigkeiten im Bereich
von 3 bis 30 Metern pro Sekunde wird weniger als 1% der Bahn unter
Verwendung solcher Abtastmesseräte
gemessen.
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Die
Trennung der Ursachen und Wirkungen der Bahneigenschaftsveränderlichkeit
in Querrichtung und Maschinenrichtung ist aufgrund der begrenzten
Messhäufigkeit
in der Maschinenrichtung, die sich aus dem Zickzackabtastmuster
ergibt, und der begrenzten Menge der Bahn, die tatsächlich erfasst
wird, schwierig und zeitraubend. Des weiteren müssen typischerweise fünf bis zehn
CD-Abtastungen vollständig
ausgeführt werden,
bevor die Sensorergebnisse bestimmt werden können, was möglicherweise einen Zeitraum
von bis zu 30 oder mehr Minuten bedeutet. Zusätzlich zu der Verzögerung,
die durch Mehrfachabtastungen erforderlich ist, befinden sich Sensorabtaster
normalerweise nahe der Aufnahmerolle für die Maschine, was zu einer zusätzlichen
Verzögerung
für das
Papier beim Verlassen des Stoffauflaufkastens, der Durchquerung
der Maschine und der Ankunft am Sensor führt. Diese Verzögerung bei
der Bahnbewegung addiert sich zu der Zeit, die erforderlich ist,
bevor die Bewertung der Wirkung irgendwelcher Korrekturmaßnahmen
beginnen kann.
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Bei
einem Versuch, die Bahnmessung und Bahnsteuerung und -regelung zu
beschleunigen, ist ein ortsfester, optischer Sensor, der sich kontinuierlich über eine
Papierbahn erstreckt, im US-Patent Nr. 5,071,514 offenbart. Wie
in dem '514 Patent
offenbart muss ein ortsfester, optischer Sensor zum Steuern bzw.
Regeln der Maschine, die die Papierbahn herstellt, kalibriert werden.
Die Kalibrierung kann durch einen eng zugehörigen optischen Abtastsensor
erfolgen, der diskrete Bereiche der Bahn abtastet, während er über die
Bahn bewegt wird.
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Die
erwähnten
ortsfesten und optischen Abtastsensoren sind an der Nasspartie der
Papierherstellungsmaschine angeordnet und werden durch Abtastsensoren
ergänzt,
die sich an der Trockenpartie der Papierherstellungsmaschine befinden.
Die Daten von den Abtastsensoren an der Trockenpartie der Papierherstellungsmaschine
können
mit dem ortsfesten, optischen Sensor korreliert werden, um eine
endgültige
Steuerung bzw. Regelung der Papierherstellungsmaschine zu erzielen.
Unglücklicherweise
ist bei dem System des '514
Patents die Kalibrierung, die durch den optischen Abtastsensor an
der Nasspartie durchgeführt
wird, nicht vollkommen genau, sodass die Kalibrierung im Effekt
bis zur Korrelation der Abtastsensoren der Trockenpartie mit dem
ortsfesten optischen Sensor, der sich an der Nasspartie der Maschine
befindet, verzögert
werden muss.
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Ein
zweiter ortsfester optischer Sensor ist im US-Patent Nr. 4,950,911
zur Durchführung
des Prüfens eines
flachen Materials offenbart, der Fehler feststellen soll, die innerhalb
des flachen Materials auftreten. Bei diesem System sind die Schwellenwerte
auf einer Pixel-für-Pixel-Basis
in Reaktion auf die Rohdaten, die von dem ortsfesten optischen Sensor
ankommen, angepasst. Ereignissignale werden für Pixelsignale erzeugt, die die
Schwellenwerte passieren, wobei die Ereignissignale dazu verwendet
werden, Fehler in dem flachen Material, das untersucht wird, festzustellen.
Während
das System des '911
Patents zum Feststellen von Fehlern in Flachmaterialien sehr wirksam
ist, ist das System, was die Geschwindigkeit und folglich die Datensammelraten
anbetrifft, begrenzt. Des weiteren ist nichts vorgesehen, um die
Maschine, die das flächige
Material herstellt, in Reaktion auf die durch das Untersuchungssystem
erzeugten Daten zu steuern bzw. zu regeln.
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So
besteht ein Bedarf an einer verbesserten Anordnung zum Überwachen
von Bahnen aus flächigem Material
zur genauen Bestimmung der Eigenschaften des flächigen Materials und zur Verwendung
dieser Eigenschaften, um die Maschine, die die Bahnen herstellt,
schnell zu steuern bzw. zu regeln. Vorzugsweise ist die Überwachungsanordnung
imstande, Daten für
die statistische Analyse des Materials und das Verfahren, das das
Material herstellt, zu sammeln. Die Überwachungsanordnung sollte
auch das flächige
Material in der Nähe
des anfänglichen
Bearbeitens des Materials, d.h. nahe der Nasspartie einer Papierherstellungsmaschine, überwachen
und fähig
sein, die Gleichförmigkeit
der Bahnen des flächigen
Materials unabhängig
zu steuern bzw. zu regeln. Falls die Eigenschaften des flächigen Materials
in Absolutwerten gesteuert bzw. geregelt werden sollen, sollten
sie von einem zweiten Sensor, vorzugsweise einem ortsfesten Sensor,
gesteuert bzw. geregelt werden, der die Bahn in der Nähe der Endbearbeitung
des flächigen
Materials überwacht.
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Diese
Anforderung wird durch die Verfahren und die Vorrichtungen der vorliegenden
Erfindung erfüllt, bei
denen eine Bahn aus flächigem
Material zur Messung und Steuerung bzw. Regelung von einer von mehreren
Charakteristiken oder Eigenschaften der Bahn während der Herstellung überwacht
wird.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein System zum
Steuern bzw. Regeln einer Maschine, die ein Produkt in der Form
einer sich bewegenden Bahn aus flächigem Material herstellt: einen
ersten Sensor, der sich im Wesentlichen benachbart der anfänglichen
Bearbeitung der Bahn aus flächigem
Material befindet, um die Bahn aus flächigem Material über die
gesamte Querrichtung der Bahn hinweg zu überwachen und erste Bahnsignale
zu erzeugen, die für
die Bahn aus flächigem
Material aussagekräftig sind;
und ein Steuer- bzw. Regelgerät,
das auf die ersten Bahnsignale reagiert, um die Maschine zu steuern bzw.
zu regeln, um die Gleichförmigkeit
der Bahn aus flächigem
Material, ungeachtet der absoluten Anforderungen an die Bahn aus
flächigem
Material, aufrechtzuerhalten.
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Vorzugsweise
umfasst der erste Sensor einen ortsfesten Bahnsensor, der sich über die
gesamte Querrichtung (CD) der Bahn hinweg derart erstreckt, dass
die gesamte Bahn überwacht
werden kann. Falls beispielsweise eine oder mehrere Zeilenabtastkameras
verwendet werden, um eine Zeile von Punkten, Elementen oder Pixeln über die
gesamte Bahn hinweg zu überwachen,
können
die Ausgangssignale der Kamera mit einer Geschwindigkeit gelesen
werden, die mit der Bewegung der Bahn während ihrer Herstellung synchronisiert
ist, um ein Rasterabtasten der Bahn durchzuführen. Auf jeden Fall erzeugt
der Sensor gewaltige Mengen an Daten, die bei bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung mittels eines Nachschlagetabellenspeichers bzw. einer
Darstellungslogik (look up table memory), der von digitalisierten
Sensordaten und dem Ausgang aus einem Bezugsspeicher ausgesteuert
wird, der spezifische Punkt-, Element- oder Pixelinformationen für die festgestellte
Charakteristik oder Eigenschaft aufrechterhält, verarbeitet werden.
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Die
Nachschlagetabelle ist mit solchen Daten gefüllt, dass ihr Auslesen eine
Charakteristik oder Eigenschaft der Bahn definiert, die durch die
Daten des digitalisierten Sensors bestimmt ist, die angesichts der pixelspezifischen
Daten interpretiert werden, die im Bezugsspeicher enthalten sind.
Diese schnelle Verarbeitung von gewaltigen Mengen an Daten wird
in einer Speicherbank in einer Form gespeichert, die ihre Anzeige und
folglich ihre Interpretation durch eine Bedienungsperson einer Maschine,
die die Bahn herstellt, erleichtert, und zwar zum Messen oder Überwachen
der Bahn und auch zum Steuern bzw. Regeln der Maschine. Durch das
Steuern bzw. Regeln des Betriebs der die Bahn herstellenden Maschine
wird die Gleichförmigkeit
der Bahn beträchtlich
verbessert, und indem die Messungen sehr nahe an der anfänglichen
Bearbeitung der Bahn durchgeführt
werden, werden Korrekturen der Nichtgleichförmigkeit der Bahn schnell und
genau durchgeführt.
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Der
erste Sensor kann einen Abtast-Bahnsensor umfassen, der zur Bewegung über die
gesamte Breite der Bahn aus flächigem
Material hinweg zum Überwachen
der Bahn aus flächigem
Material geeignet ist und Bahnsignale erzeugt, die für die Bahn
aus flächigem
Material aussagekräftig
sind, wobei der Abtastbahnsensor eine lineare Anordnung von Sensorelementen
umfasst, die quer zur Bahn aus flächigem Material fluchtend angeordnet
sind.
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Alternativ
kann der erste Sensor einen ortsfesten Bahnsensor umfassen, der
mindestens zwei lineare Anordnungen von Sensorelementen aufweist,
die sich über
mindestens zwei Bereiche der Bahn aus flächigem Material erstrecken,
um die mindestens zwei Bereiche der Bahn aus flächigem Material zu überwachen
und Bahnsignale zu erzeugen, die für die mindestens zwei Bereiche
der Bahn aus flächigem
Material aussagekräftig
sind.
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Da
Messungen, die in der Nähe
der anfänglichen
Materialbahn-Herstellung durchgeführt werden, für das fertiggestellte
Bahnprodukt nicht aussagekräftig
sein können,
kann ein zweiter Sensor in der Nähe
der fertiggestellten Bahn vorgesehen sein, um die absoluten Charakteristiken
und Eigenschaften der Bahn zu messen und zu steuern bzw. zu regeln.
Der Sensor kann ein zweiter ortsfester Sensor sein, der die Bahn
in der Nähe
einer Bahnaufnahme- oder Sammelrolle überwacht. Alternativ wird für das Messen
und Steuern bzw. Regeln des Flächengewichts
das Gewicht der Sammelrolle überwacht
und mit der Bahnbreite und der Betriebsgeschwindigkeit der Maschine
kombiniert, um das absolute Flächengewicht
für die
Bahn zu bestimmen. So können
die Gleichförmigkeit
der Bahn und die absoluten Werte der Charakteristiken und Eigenschaften
der Bahn durch die Erfindung der vorliegenden Anmeldung gemessen
und gesteuert bzw. geregelt werden.
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So überwacht
der erste Sensor des Systems vorzugsweise eine gegebene Charakteristik
der Bahn aus flächigem
Material, und das System kann des weiteren einen zweiten ortsfesten
Bahnsensor zum Messen der gegebenen Charakteristik der Bahn aus
flächigem
Material und zum Erzeugen von zweiten Bahnsignalen umfassen, die
für die
Bahn aus flächigem
Material aussagekräftig
sind. Das Steuer- bzw. Regelgerät
spricht vorzugsweise auf die ersten und zweiten Bahnsignale an,
um die Maschine zu steuern bzw. zu regeln und eine Gleichförmigkeit
und einen absoluten Wert der gegebenen Charakteristik in der Bahn
aus flächigem
Material aufrechtzuerhalten. Der zweite ortsfeste Bahnsensor kann
eine Rollenabtastvorrichtung zum Messen des Gewichts einer Rolle
umfassen, die die Bahn aus flächigem
Material aufnimmt, während
sie hergestellt wird.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren
zum Steuern bzw. Regeln einer Maschine, die ein Produkt in der Form
einer Bahn aus flächigem
Material herstellt: Betreiben der Maschine zur Herstellung einer
Bahn aus flächigem
Material; Überwachen
der Bahn aus flächigem
Material über
die gesamte Querrichtung der Bahn hinweg an einem Ort, der sich
im Wesentlichen benachbart zu der anfänglichen Bearbeitung der Bahn
aus flächigem
Material befindet, Erzeugen von Bahnsig nalen, die für die Bahn
aus flächigem
Material aussagekräftig
sind; und Steuern bzw. Regeln der Maschine in Reaktion auf die Bahnsignale,
um eine Gleichförmigkeit
der Bahn aus flächigem
Material, ungeachtet der absoluten Anforderungen an die Bahn aus
flächigem
Material, sicherzustellen.
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Der
Schritt des Überwachens
der Bahn aus flächigem
Material an einem Ort, der sich im Wesentlichen benachbart zur anfänglichen
Bearbeitung befindet, kann das Überwachen
einer gegebenen Charakteristik der Bahn umfassen, und das Verfahren
kann des weiteren die folgenden Schritte umfassen: Überwachen
des Produkts an einem Ort, der sich im Wesentlichen benachbart der
Endbearbeitung der Bahn aus flächigem
Material befindet, um Produktsignale zu erzeugen, die für eine gegebene
Charakteristik des Produkts aussagekräftig sind; und Steuern bzw.
Regeln der Maschine in Reaktion auf die Produktsignale, um außerdem den
absoluten Wert der gegebenen Charakteristik der Bahn aus flächigem Material
zu steuern bzw. zu regeln.
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Der
Schritt des Überwachens
des Produkts an einem Ort im Wesentlichen benachbart der Endbearbeitung
der Bahn aus flächigem
Material kann den Schritt des Überwachens
des Gewichts des Produkts, während
es sich ansammelt, umfassen.
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Der
Schritt des Überwachens
der Bahn aus flächigem
Material kann den Schritt des Anordnens eines ersten ortsfesten
Flachmaterialsensors an einem ersten Ort entlang des flächigen Materials
im Wesentlichen benachbart der anfänglichen Bearbeitung des flächigen Materials
umfassen, und der Schritt des Erzeugens von Bahnsignalen, die für die Bahn
aus flächigem
Material aussagekräftig
sind, kann die folgenden Schritte umfassen: Betreiben des ersten
ortsfesten Flachmaterialsensors zum Erzeugen von ersten Sensorsignalen, die
für mindestens
eine erste Charakteristik von diskreten Elementen des flächigen Materials
aus ersten Ort aussagekräftig
sind; Umwandeln der ersten Sensorsignale in erste digitale Signale,
die Größen aufweisen,
die die mindestens erste Charakteristik der diskreten Elemente des
flächigen
Materials an dem ersten Ort darstellen, Ansteuern eines Bezugsspeichers
in Synchronität
mit den diskreten Elementen des flächigen Materials, um auf die
elementenspezifischen Informationen für die diskreten Elemente zuzugreifen;
Adressieren einer Nachschlagetabelle mit den ersten digitalen Signalen
und den elementenspezifischen Informationen, um aus der Nachschlagetabelle
physikalische Eigenschaftsinformationen für das flächige Material entsprechend
den ersten Sensorsignalen zu gewinnen; und Steuern bzw. Regeln der
Herstellung des flächigen
Materials in Reaktion auf die physikalischen Eigenschaftsinformationen,
um die Gleichförmigkeit
der mindestens einen physikalischen Eigenschaft des flächigen Materials
aufrechtzuerhalten.
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Das
Verfahren kann des weiteren die folgenden Schritte umfassen: Anordnen
eines zweiten Flachmaterialsensors an einem zweiten Ort entlang
des flächigen
Materials in Nachbarschaft zur Endbearbeitung des flächigen Materials;
und Betreiben des zweiten Flachmaterialsensors zum Erzeugen von
Produktsignalen, die für
eine gegebene Charakteristik der Bahn aus flächigem Material aussagekräftig sind.
Der Schritt des Betreibens des zweiten Flachmaterialsensors zum
Erzeugen von Produktsignalen kann den Schritt des Überwachens
des Gewichts des flächigen
Materials, während
es sich ansammelt, umfassen.
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Der
Schritt des Überwachens
der Bahn aus flächigem
Material an einem Ort, der sich im Wesentlichen benachbart zur anfänglichen
Bearbeitung der Bahn aus flächigem
Material befindet, kann den Schritt des Empfangens von Licht, das
für das
Produkt aus der Bahn aus flächigem
Material aussagekräftig
ist, umfassen, und der Schritt des Erzeugens von Bahnsignalen, die
für die
Bahn aus flächigem
Material aussagekräftig
sind, kann das Erzeugen von Bahnsignalen in Reaktion auf das von
der Bahn aus flächigem
Material empfangene Licht umfassen.
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Das
Verfahren kann des weiteren die folgenden Schritte umfassen: Überwachen
des flächigen
Materials an einem Ort, der sich im Wesentlichen benachbart zur
Endbearbeitung des flächigen
Materials in einer Flachmaterial-Herstellungsmaschine befindet,
um Flachmaterial-Signale zu erzeugen, die für eine gegebene Charakteristik
des Flachmaterials aussagekräftig
sind; und Steuern bzw. Regeln der Maschine in Reaktion auf die Flachmaterial-Signale,
um außerdem
den absoluten Wert der gegebenen Charakteristik des Flachmaterials
zu steuern bzw. zu regeln.
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Vorzugsweise
umfasst die gegebene Charakteristik oder Eigenschaft das Flächengewicht,
und der Schritt des Überwachens
des Flächenmaterials
an einem Ort, der sich im Wesentlichen benachbart zur Endbearbeitung
des Bogenmaterials befindet, umfasst – ebenfalls bevorzugt – den Schritt
des Überwachens
des Gewichts des Flächenmaterials,
während
es sich ansammelt.
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So
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Verfahren
und Vorrichtungen zum Überwachen
von Bahnen von flächigem
Material zum Messen einer oder mehrerer Charakteristiken und Eigenschaften
des flächigen
Materials zu schaffen; verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum Überwachen von
Bahnen aus flächigem
Material zum Messen von einer oder mehreren der Charakteristiken
und Eigenschaften des flächigen
Materials zu schaffen und diese Charakteristiken und Eigenschaften.
zu verwenden, um die Maschine, die die Bahnen herstellt, schnell
zu steuern bzw, zu regeln; verbesserte Verfahren und Vorrichtungen
zum Überwachen
von Bahnen aus flächigem
Material zu schaffen, wobei Daten für die statistische Analyse
des Materials und des Verfahrens, mit dem das Material hergestellt
wird, gesammelt werden; verbesserte Verfahren und Vorrichtungen
zum Überwachen
von Bahnen aus flächigem
Material benachbart zur anfänglichen
Bearbeitung des Materials zum Messen der Gleichförmigkeit der Bahnen aus flächigem Material
zu schaffen; verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum Überwachen
von Bahnen aus flächigem
Material benachbart zur anfänglichen
Bearbeitung des Materials zum Messen und unabhängigen Steuern bzw. Regeln der
Gleichförmigkeit
der Bahnen aus flächigem
Material zu schaffen; und verbesserte Verfahren und Vorrichtungen
zum Überwachen
von Bahnen aus flächigem
Material zu schaffen, wobei die Charakteristiken oder Eigenschaften
des flächigen
Materials durch Signale von einem zweiten Sensor, vorzugsweise einem
ortsfesten Sensor, absolut gesteuert bzw. geregelt werden, wobei
die Bahn in der Nähe
der Endbearbeitung des flächigen Materials überwacht
wird.
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Andere
Aufgaben oder Gegenstände,
bevorzugte Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden
Beschreibung, den beiliegenden Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
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Damit
die Erfindung leichter verstanden werden kann, wird nun Bezug genommen
auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
einer Papierherstellungsmaschine, die die Erfindung der vorliegenden
Anmeldung beinhaltet;
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2 eine schematische, perspektivische
Darstellung von drei unterschiedlichen Ausführungsformen von optischen
Bahnsensoren für
die vorliegende Erfindung;
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3 ein Blockdiagramm eines
Systems gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Messen und Steuern bzw. Regeln der Herstellung des
flächigen
Materials;
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4 ein kartesisches Diagramm,
das das Adressieren und den Inhalt eines Nachschlagetabellenspeichers
von 3 darstellt;
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5 eine Reihe von Linien,
die in das kartesische Diagramm von 4 eingezeichnet
sind und die die Messzonen für
definierte Bahn-Messgrenzen segmentieren;
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6 einen auszugsweisen Bereich
von Eintragungen in einem Darstellungslogikspeicher (Nachschlagetabellenspeicher)
von 3;
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7 eine Anzeige einer Gleichförmigkeits-Korrekturroutine
im Mikromaßstab
für Daten,
die aus 5 Abtastungen von 5 Detektorelementen einer Kamera gemäß 3 gesammelt wurden;
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8 ein Speicherbereichsdiagramm
für ein
Gleichförmigkeitsprofil
einer Bahn; und
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9 ein Profilereignisdiagramm
für Daten,
die aus den 5 Abtastungen der 5 Detektorelemente einer Kamera gemäß 3 gesammelt wurden.
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Während die
vorliegende Erfindung ganz allgemein auf das Messen und Steuern
bzw. Regeln der Herstellung vieler unterschiedlicher Arten von Bahnen
aus flächigem
Material anwendbar ist, wird sie hier unter Bezugnahme auf Papierbahnen
beschrieben, für
die sie besonders gut anwendbar ist und anfänglich angewendet wurde. Des
weiteren ist zu beachten, dass, während die Erfindung unter Bezugnahme
auf das Messen und Steuern bzw. Regeln der Herstellung einer Papierbahn
in Abhängigkeit
von einer optischen Überwachung beschrieben
wird, andere Formen von Sensoren bei der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können. So
ist die Erfindung ganz allgemein auf Verfahren und Vorrichtungen
zum Überwachen
oder Verarbeiten von Signalen anwendbar, die eine Wechselwirkung
mit oder eine Emanation aus einer Bahn aus flächigem Material darstellen.
Solche Signale können
das Ergebnis von Sensoren sein, die Schall, Licht, Strahlung oder
andere gegenwärtig
verwendete oder später
entwickelte Sensortechnologien verwenden.
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Unter
Bezugnahme auf 1 veranschaulicht
eine Papierherstellungsmaschine 100 schematisch die Erfindung
der vorliegenden Anmeldung zum Messen und Steuern bzw. Regeln der
Herstellung einer Papierbahn 102. Die Maschine 100 umfasst
einen kopfständigen
Behälter 104,
der einen Behälterschlitz
durch eine Schlitzlippe definiert, die entlang ihrer Länge durch
eine Vielzahl von Stellgliedzellen 106 gesteuert bzw. geregelt
wird. Eine Pulpeaufschlämmung
von in Wasser suspendierten Fasern wird von einem Vorrat 108 aus über ein
Versorgungsventil 110 dem kopfständigen Behälter 104 derart zugeführt, dass
die Aufschlämmung
auf ein Gitter oder Sieb 112 aufgebracht werden kann, um
die Papierbahn 102 zu bilden.
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Während die
Bahn 102 entlang des Gitters oder Siebes 112 befördert wird,
wird der Bahn 102 überschüssiges Wasser
entzogen, die dann das Gitter oder Sieb 112 verlässt und
durch eine Nasspresse 114 hindurchgeführt wird. Auf die Bahn 102 können Trockenzylinder 116, 118,
eine Leimpresse 120, ein Kalanderstapel 122 und
andere Vorrichtungen und Bearbeitungsstationen (nicht gezeigt) einwirken,
bevor sie auf eine Aufnahme- oder Sammelrolle 124 aufgewickelt
wird.
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Ein
Bedienungsplatz 126 umfasst ein Prozessorsystem 127 zum
Steuern bzw. Regeln der Papierherstellungsmaschine 100 durch
verschiedene Mittel, einschließlich
einer Vielzahl von Stellgliedzellen 106, des Versorgungsventils 110 und
der anderen Vorrichtungen und Bearbeitungsstationen, die entlang
des Wegs der Bahn 102 durch die Maschine 100 verwendet
werden. Der Bedienungsplatz 126 umfasst eine Tastatur 128 für das Eingeben.
von Informationen in das und für
die Steuerung des Prozessorsystems 127, um dadurch die Maschine 100 zu
steuern bzw. zu regeln, und eine Anzeige 130, mittels der
eine Bedienungsperson der Maschine 100 über Maschinenvorgänge, Maschineneinstellungen
und dergleichen und auch die Messungen und Steuerungen bzw. Regelungen
gemäß der Erfindung
der vorliegenden Anwendung informiert wird.
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Das
Prozessorsystem 127 des Bedienungsplatzes 126 empfängt Bahnsignale
von mindestens einem Sensor zum Messen und Steuern bzw. Regeln der
Bahn 102 des Materials, während es hergestellt wird.
In 1 umfasst ein erster
Bahnsensor vorzugsweise einen ortsfesten Bahnsensor 132,
der bei der veranschaulichten Ausführungsform einen optischen
Sensor mit einer Lichtquelle 134 auf einer Seite der Bahn 102 und eine
Kamera 136 auf der gegenüberliegenden Seite der Bahn 102 aufweist,
um Licht von der Lichtquelle 134, das durch die Bahn 102 fällt, abzutasten.
Vorzugsweise sorgt die Lichtquelle für Licht über die gesamte Breite oder
Querrichtung (CD) der Bahn 102 hinweg, und die Kamera 136 umfasst
eine oder eine Reihe von Kameras, die die gesamte Breite der Bahn 102 überwachen
können.
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Während das
Hindurchfallen von Licht in 1 dargestellt
ist, ist ersichtlich, dass Licht von der Bahn 102 entweder
nach dem Hindurchtreten durch die Bahn 102 hindurch und/oder
nach der Reflexion von der Bahn 102 in Abhängigkeit
von der bzw. den Eigenschaft(en), die überwacht wird bzw. werden, empfangen
wird. Ein Beispiel eines Detektierens von reflektiertem Licht ist
im US-Patent Nr. 4,950,911 gezeigt, das ein Flächenmaterial-Untersuchungssystem
offenbart und hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Des weiteren
können,
während
optische Sensoren gezeigt sind, andere Bahnsensoren in der Erfindung
der vorliegenden Anmeldung verwendet werden.
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2 zeigt drei unterschiedliche
Ausführungsformen
von optischen Bahnsensoren für
die vorliegende Erfindung. Die erste Ausführungsform eines optischen
Bahnsensors WS1, der sich über
die gesamte Breite oder CD einer Bahn 102a hinweg erstreckt
und diese überwacht,
umfasst eine Reihe von fünf
(5) Kameras 138, die über
der Bahn 102 gehalten werden und überlappende Betrachtungsfelder
schaffen, um die gesamte Breite oder CD der Bahn 102a abzubilden.
Jede der Kameras 138 umfasst eine lineare Detektoranordnung von
Sensorelementen oder ein Äquivalent
einer solchen Anordnung, um Bildsignale zu erzeugen, die für einzelne
Elemente der Bahn 102a aussagekräftig sind. Selbstverständlich können mehr
oder weniger Kameras in Abhängigkeit
beispielsweise von der Kamerakonstruktion und der Breite der Bahn,
die überwacht
wird, vorgesehen werden. Die Bahn 102a wird von oben mit
Hilfe einer Lichtquelle 140 für das Abtasten von reflektiertem
Licht durch die Kameras 138 beleuchtet und/oder die Bahn 102a wird
von unten mit Hilfe einer Lichtquelle 142 für das Abtasten
von durchtretendem Licht durch die Kameras 138 beleuchtet.
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Die
zweite Ausführungsform
eines optischen Bahnsensors WS2, der mindestens zwei Bereiche der Bahn 102a überwacht,
umfasst drei Kameras 144, die drei Bereiche der Bahn 102a überwachen,
wie in 2 gezeigt: die
Kamera 144a überwacht
die Vorderseite der Bahn 102a, die Kamera 144b überwacht
den mittleren Teil der Bahn 102a und die Kamera 144c überwacht
die rückwärtige Seite
der Bahn 102c. Jede der Kameras 144 umfasst eine
lineare Detektoranordnung von Sensorelementen oder ein Äquivalent
einer solchen Anordnung. Wiederum kann die Bahn 102a von
oben durch eine oder mehrere Lichtquelle(n) beleuchtet werden, wobei
drei entsprechende Lichtquellen 146a–146c gezeigt sind,
und/oder von unten durch eine Lichtquelle 148, die sich vollständig über die
Bahn 102a hinweg erstrecken oder aus zwei, drei oder mehr
einzelnen Quellen bestehen kann, um die Bahn 102a von unten
angemessen zu beleuchten.
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Die
dritte Ausführungsform
eines optischen Bahnsensors WS3, der die gesamte Breite oder CD
der Bahn 102a überwacht,
umfasst einen Abtastbahnsensor. Bei dieser Ausführungsform wird eine Kamera 150, die
eine lineare Detektoranordnung von Sensorelementen oder ein Äquivalent
einer solchen Anordnung umfasst, von einem Abtastrahmen 152 zur
Hin- und Herbewegung über
die Bahn 102a hinweg in Querrichtung (CD), d.h. quer zur
Bewegungsrichtung der Bahn 102a, gehalten. Die Bahn 102a kann
von oben durch eine Lichtquelle 154 und/oder von unten
durch eine Lichtquelle 156 beleuchtet werden, die ebenfalls
mit Hilfe des Abtastrahmens 152 über die Bahn 102a hinweg
hin und her bewegt wird. Die Lichtquellen können beliebige aus einer Vielzahl
von bekannten Quellen sein, einschließlich beispielsweise der Lichtquelle,
die im US-Patent 4,954,891 gezeigt ist, das hier durch Bezugnahme
aufgenommen ist.
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Während jede
der in 2 gezeigten Ausführungsformen
des optischen Bahnsensors in der Erfindung der vorliegenden Anmeldung
verwendet werden kann, ist die erste Ausführungsform WS1 die gegenwärtig bevorzugte
Ausführungsform,
und dementsprechend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf diese
Ausführungsform
beschrieben. Das Verfahren und die Vorrichtungen der vorliegenden
Anmeldung zum Messen und Steuern bzw. Regeln der Herstellung eines
flächigen
Materials, einer Papierbahn, wird nun unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Ein
Kamera-Steuer- bzw. -Regelgerät 160 umfasst
einen Kameramultiplexer 162 zum Multiplexen der Zeilengeschwindigkeits-
und Datengeschwindigkeitstaktungen aus einer Taktregelungsschaltung 164 zu
einer oder mehreren Zeilenabtastkameras 166, wobei siliciumladungsgekoppelte
Schaltungs- (CCD-) Kameras in einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Die Zeilenabtastkameras 166 werden synchron
zur Bewegung der Bahn 102 bewegt, um ein Rasterabtasten
der Bahn 102 zu bewirken. Selbstverständlich können ausreichend schnelle oder
getaktete Rasterabtastkameras, d.h. Kameras, bei denen mehr als
eine Linie von Detektoren über
die Bahn 102 hinweg angeordnet ist, bei der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, da die Bilddaten aus solchen Rasterabtastkameras
auf einer zeilenweisen Basis extrahiert werden können.
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Die
Taktregelungsschaltung 164 erzeugt auch Takt- und Zeilen-Gleichlauf-Signale
für einen
digitalen Signalprozessor 168 aus den Zeilengeschwindigkeits-
und Datengeschwindigkeitsechos, die mit Bezug auf analoge Videosignale
synchronisiert sind, die von den Zeilenabtastkameras 166a bis 166x empfangen
werden. Das Kamera-Steuer- bzw. -Regelgerät 160 führt auch
eine Gleichstromwiederherstellung für Signale aus den Zeilenabtastkameras 166a bis 166x,
analog über
einen Analogprozessor 170 verarbeitend, und eine Zeilensynchronisation
von Videosignalen aus den Zeilenabtastkameras 166a bis 166x zu
einem (einzigen) Videosignal zur Eingabe in den digitalen Signalprozessor 168 durch.
Beispielsweise liefern Zeilenabtastkameras oft Videosignale in zwei
Kanälen
A und B, die aufgrund von unterschiedlicher Elektronik innerhalb
der beiden Kanäle
unabhängig
abgeglichen werden sollten.
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Die
Videosignale können
in einem Modus mit einem einzigen Detektor, d.h. einer CCD, einem
Ladungsinjektions-Bauelement (CID) oder einer äquivalenten Detektionszelle
pro Messung oder in einem Modus mit zwei Detektoren pro Messung,
1D/M oder 2D/M, ausgegeben werden. Falls Paare von Detektoren kombiniert
werden, beispielsweise um zu verhindern, dass fehlangepasste Kanäle einen
Streifeneffekt, oft als "Zebrastreifen" bezeichnet, verursachen,
dann werden die Detektoren-Paare durch eine Videosteuerschaltung 172 kombiniert,
die auch die Zeilenabtastkamerabanktaktsteuerung zum RS-170 TV-Standard
für die VCR-Aufzeichnung
von Zeilenabtastungen erfüllt
und eine Standard-TV-Flächenkamera
oder eine VCR-Standard-TV-Wiedergabe mit dem digitalen Signalprozessor 168 anschließt. Der
Kameraabschnitt umfasst auch eine serielle Schnittstellenverknüpfungsschaltung 174 zum
Anschließen
an (einen) zentrale(n) Prozessor(en) 127a des Prozessorsystems 127.
Das Kamera-Steuer- bzw. –Regelgerät 160 kann
aus im Handel erhältlichen Komponenten
hergestellt sein, wie dies für
Fachleute ersichtlich ist und nachstehend nur in dem Umfang beschrieben
wird, der für
das Verständnis
der Erfindung der vorliegenden Anmeldung erforderlich ist.
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Ein
Analog-Digital- (A/D-) Wandler 176 des digitalen Signalprozessors 168 wandelt
von dem Kamerasteuer- bzw. Regelgerät 160 empfangene,
analoge Videosignale in digitale Videosignale oder digitale Punkt-, Element-
oder Pixelsignale mit Größen um,
die der Intensität
der elektromagnetischen Strahlung entsprechen, die von den entsprechenden
Punkten an der Bahn 102 aus flächigem Material empfangen wurden.
Die digitalen Videosignale werden durch einen Darstellungslogik-
bzw. Nachschlagetabellenspeicher 178, der durch die digitalen
Videosignale angesteuert wird, und entsprechende Pixelbezugswerte,
die in einem Bezugsspeicher 180 auf einer pro Pixel (oder
Pixelpaar-) Basis gespeichert sind, verarbeitet. Das Auslesen aus
dem Nachschlagetabellenspeicher 178 ist dementsprechend
eine Funktion von sowohl den digitalen Videosignalen als auch einem
entsprechenden gespeicherten Bezugswert und ist für diese
repräsentativ.
-
Eine
Ereignis- und Graustufen-Parserschaltung 182 parst die
funktionelle Ausgabe des Darstellungslogik- oder Nachschlagetabellenspeichers 178 in
Ereignis- und Pegelsignale, die zusammen mit Adressen- (Positions-)
Signalen zu einer Histogrammschaltung 184 übertragen
werden. Ein Positionslogik- und
Takt-Generator 186 erzeugt alle Takte, die für den digitalen
Signalprozessor 168 und die Histogrammschaltung 184 benötigt werden.
Der digitale Signalprozessor 168 kann sich auch einen Schnappschuss
von entweder den Rohdaten aus dem A/D-Wandler 176 oder
den Ausgabedaten aus dem Nachschlagetabellenspeicher 178 in einem
Schnappschussspeicher 188 "aneignen" und auf Anforderung einen sich ergebenden
Schnappschuss oder Datensatz an eine externe Einheit wie den bzw.
die Hostprozessor(en) 127a des Prozessorsystems 127 zur
Darstellung oder weiteren Verarbeitung liefern.
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Die
Sortier- und Packungsschaltungen 190, 192 der
Histogrammschaltung 184 sortieren und packen ankommende
Ströme
von Ereignis-, Pegel- und Adress- (Positions-) Signalen, die sie
von dem digitalen Signalprozessor 168 erhalten, gemäß einer
aus einer Reihe von wählbaren
Histogrammier-Betriebsarten, die nachstehend beschrieben werden.
Eine Histogrammbetriebsart-Steuerschaltung 194 steuert
die Betriebsart-Multiplexerschaltungen 196, 198 und
eine Inkrement- oder Additionsschaltung 200 zum inkrementalen
oder additiven Speichern der gepackten Signale in einer von zwei
unabhängigen
Histogrammspeicherbanken, der Bank A 202 und der Bank B 204.
Die Histogrammschaltung 184 liefert dann einen der beiden
Datensätze,
die in der Speicherbank A 202 und der Speicherbank B 204 enthalten
sind, auf Anforderung an eine externe Einheit, wie den bzw. die
Hostprozessor(en) 127a des Prozessorsystems 127 zur
Darstellung oder weiteren Verarbeitung.
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Im
Vergleich zum Stand der Technik liefert die Erfindung der vorliegenden
Anmeldung ein klareres Bild der räumlichen und zeitlichen Veränderlichkeit
der Flachmaterial-Eigenschaften sowohl für das schnelle und genaue Messen
der Bahn 102, während
sie hergestellt wird, als auch zum Steuern bzw. Regeln des Herstellungsverfahrens.
Die Kameras 138, bei denen eine oder mehrere lineare Anordnungen
von Sensorelementen verwendet werden, tun dies durch das Bilden
eines dynamischen Bilds der Flachmaterialeigenschaften unter Verwendung
der Materialbewegung selbst, um eine Rasterabdeckung in Maschinenrichtung
(MD) zu liefern, während
eine elektronische Abtastung durch die eine oder die mehreren Detektoranordnung(en)
in Richtung quer zur Maschine- (CD) erfolgt.
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Bei
den Kameras 138 werden zum Abtasten von optischer Energie
aus Strahlungsquellen in den sichtbaren Bereichen oder den Bereichen
des nahen Infrarot des elektromagnetischen Spektrums eine oder mehrere
lineare Detektoranordnungen verwendet. Die abgetastete Quellenenergie
trifft nach Durchtritt durch die und/oder nach Reflexion von der
Bahn 102 auf den Kameras 138 auf. Die Intensität, der Spektralgehalt
und die Polarisation der von jedem Element der einen oder mehreren linearen
Anordnungen empfangenen Quellenenergie wird durch die Wechselwirkung,
die Streuung und/oder Absorption mit der durch die Bahn 102 verändert und
trägt folglich
Informationen über
die Gleichförmigkeit
oder Veränderlichkeit
der Fasern, der Feuchtigkeit und anderer Eigenschaften der Bahn 102.
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Erfindungsgemäß steuert
bzw. regelt das System von 3 die
Kameraabtastungen, sammelt die Videoinformationen von den Detektoranordnungen
und standardisiert, organisiert, verarbeitet, komprimiert und packt
die Daten der Anordnungen zu knappen Formaten, die sich für die Steuerungsalgorithmuseingabe,
die Bilddarstellung und die Extraktion kompakter Datenmerkmale eignen.
Das System kann eine Multiplizität
von rechtwinkligen Bildern für
unterschiedliche Aufgaben, einschließlich der 100%igen Flächen-Abdeckung
von Rand zu Rand, Ausschnittsproben der Eigenschaften im Mikromaßstab, Proben
von Streifen in Maschinenrichtung mit der Breite zwischen einem
Pixel und einer ausgewählten
Vielzahl von Pixeln für
die Häufigkeitsanalyse
der Maschinenintegrität,
ausgewählte,
superfeine CD-Geschehnisse, ausgewählte Abbildungen der Stellgliedwirkung
und Durchschnitts- und
Varianzstatistiken mit Bezug auf ein beliebig ausgewähltes Wahl-Rechteck
liefern. Um den Betrieb und die Vielseitigkeit des Systems von 3 zu veranschaulichen, werden
nun Beispiele der Messungen und Maschinensteuerung bzw. -regelung
unter Bezugnahme auf den digitalen Signalprozessor 168 und
die Histogrammschaltung 184 beschrieben.
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Bei
einer Arbeitsausführungsform
der Erfindung der vorliegenden Anmeldung umfasst der Darstellungslogik-
bzw. Nachschlagetabellenspeicher 178 65536 = 256 × 256 Bytes.
Es gibt 8 Eingangs-Adressbitleitungen an der linken Seite des Speichers 178 in 3, die 256 verschiedene
Codes oder Adressen tragen können,
und 8 Eingangs-Adressbitleitungen an der Unterseite, die weitere
256 Adressen tragen können.
So ist der gesamte Adressraum des Speichers 178 durch das
16-Bit-Adressfeld oder eher zwei 8-Bit-Unterfelder abgedeckt. Bei
normalem Betrieb werden die 8-Bit-Leitungen an der linken Seite
des Speichers 178 vom A/D-Wandler 176 aus versorgt,
und die 8-Bit-Leitungen an der Unterseite des Speichers 178 werden
vom Bezugsspeicher 180 aus versorgt. Es ist jedoch auch
möglich,
den Nachschlagetabellenspeicher 178 direkt zu adressieren,
um den Speicher 178 mit geeigneten Tabellenladedaten aus
dem bzw. den Hostprozessor(en) 127a des Prozessorsystems 127 zu
beladen.
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Für diese
Ausführungsform
umfasst der Bezugsspeicher 180 32768 Bytes. Der digitale
Signalprozessor 168 wählt
die Daten, die aus dem Bezugsspeicher 180 ausgelesen werden
sollten, sequentiell in Synchronität zu den digitalen Videosignalen
aus dem A/D-Wandler 176 aus. So steuert bei normalem Betrieb,
da jede ankommende Videomessung (eine oder zwei Detektorantworten
pro Messung, 1D/M oder 2D/M) A/D-umgewandelt wird und den Darstellungslogikspeicher 178 ansteuert,
ein Bezugswert, der für
genau diese Messung spezifisch ist und aus dem Bezugsspeicher 180 ausgelesen
wird, auch den Nachschlagetabellenspeicher 178 an. Das
Ergebnis ist ein Nachschlagetabellenausgabebyte für die i-te
Positionsmessung, die eine zweifach variable Funktion der zwei Eingabebytes
ist, die sich auf die gleiche Position beziehen: Nachschlagetabellen-(LUT-)
Speicherausgabei = f (digitalisiertes Videobytei, Bezugsspeicherbytei).
Diese allgemeine Funktionalität
wird durch die Natur der in den Bezugsspeicher 180 und
den Nachschlagetabellenspeicher 178 geladenen Daten in
spezifische Benutzung genommen.
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Für den Betrieb
des Nachschlagetabellenspeichers 178 wird das eingehende
Videosignal für
die i-te Position durch den A/D-Wandler 176 in
eine der 256 Ebenen oder Codes digitalisiert. Die A/D-Wandlerausgangcodes
DVi, dargestellt als Dezimalzahlen, können als
y-Achsen-Ankreuzmarkierungen oder -Gitterlinien auf einem x-y-Diagramm
betrachtet werden, wobei die Ausgabebytes DRi aus
dem Bezugsspeicher 180, als Dezimalzahlen dargestellt,
als x-Achsen-Ankreuzmarkierungen oder -Gitterlinien auf dem x-y-Diagramm
betrachtet werden, wie dies in 4 gezeigt
ist. Für
diese Darstellung kann jede Gitterkreuzungsstelle als das Ausgabebyte
für den
Darstellungslogikspeicher 178 in einer durch einen Kreis
dargestellten Speicherzelle enthaltend angesehen werden.
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Die
Ausgabebytes des Bezugsspeichers 180 stehen im Allgemeinen
in einer Beziehung zur Standardisierung des Verfahrens, das gemessen
und gesteuert bzw. geregelt wird. Während dies ganz allgemein der Fall
für das
Papierherstellungsverfahren von 1 ist,
ist hier, im Gegensatz zu einer Standardisierung von absoluten Sensorwerten
zu exakten physikalischen Messungen, wie beispielsweise bei einem
herkömmlichen Abtastsensor
verwendet, die Bestimmung für
die Werte, die innerhalb des Bezugsspeichers 180 enthalten sind,
mehr eine Sache der Festlegung der Normalität. Dementsprechend wird die
Werteauswahl für
den Inhalt des Bezugsspeichers 180 vorliegend Normalisierung
genannt.
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Der
Nachschlagetabellenspeicher 178 und der Bezugsspeicher 180 der
vorliegenden Erfindung können
in einer großen
Vielzahl unterschiedlicher Arten verwendet werden, von denen zwei
nachstehend für
zwei unterschiedliche Messungen beschrieben werden, die an der Bahn 102 durchgeführt werden
können.
Für optische
Messungen der Erzeugung und Maschinenrichtungs-Stichprobenmessungen wird der Bezugsspeicher 180 mit
durchschnittlichen Reaktionswerten geladen, die während der
Szenennormalisierung festgelegt werden, und der Tabellenspeicher 178 wird
mit Ereignisinformationen über
fünf oder
mehr Reaktionspegelzonen geladen. Für Messungen der optischen Gleichförmigkeit
wird der Bezugsspeicher 180 mit oberen und unteren Grenzwerten
beladen, die während
der Szenenormalisierung festgelegt werden, und der Nachschlagetabellenspeicher 178 wird
sowohl mit Ereignis- als auch mit Pegelinformationen, die auf diesen
Grenzwerten basieren, beladen. Jede dieser Verwendungen wird nachstehend
vollständig
beschrieben.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, viele einzelne Zeilenabtastungen
einer Szene, die als Darstellung der Normalität gewählt wurde, Pixel für Pixel
und in Echtzeit zu speichern, zu lesen, zu summieren und zu mitteln.
Für die
hoffentlich reizarme Szene einer sich bewegenden Papierbahn ist
dies nicht mehr als der Durchschnitt eines längeren Blicks auf die Bahn 102.
Der durchschnittliche, digitalisierte optische Signalwert für ein Pixel
wird dann als Bezugsspeicherbyte für dises Pixel gespeichert.
Ein digitalisiertes, normales Videosignal DVN für die i-te Messung ist: DVNi =
DOi + OAG * PNi wobei der Index
i besagt, dass alle Werte für
die i-te Messung oder Pixel gelten, PN die normale physikalische Eigenschaft
des abgetasteten Flachmaterials ist, OAG die Gesamtverstärkung vom
physikalischen Eigenschaftswert zur digitalen Bytewirkung ist und
DO die digitalisierte Regelabweichung aufgrund einer nichtidealen
Elektronik und der Erzeugung von Dunkelpixelladung ist.
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Als
nächstes
ist, da regelförmige
Messungen von der Postnormalisierungs-Bildabtastung hereinströmen, das
Ergebnis ein digitalisiertes Videosignal DV mit: DVi =
DOi + OAGi (*PNi + ΔPi) worin
DO, OAG und PN die vorstehend angegebene Bedeutung haben und ΔPi die Abweichung der Materialeigenschaft
vom Normalwert ist, die bewirkt, dass DV vom Normalwert DVN abweicht.
Diese Beziehung gilt wiederum für
jedes Pixel oder jede Messung mit einer möglicherweise unterschiedlichen
Verstärkung
und Regelabweichung für
jedes Pixel.
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Es
kann angenommen werden, dass die Regelabweichung und die gesamte
Verstärkung
langsam genug variieren, sodass eine Renormalisierung nur gelegentlich
im Lauf der Zeit in der Größenordnung
von zig Minuten bis Stunden erforderlich ist. Es kann auch angenommen
werden, dass die Regelabweichung gleichmäßig für alle ungeraden Pixel (Auslesen
des A Kanals) und gleichmäßig für alle geraden
Pixel (Auslesen des B Kanals) sind, jedoch zwischen A- und B-Kanälen geringfügig verschieden
ist, üblicherweise
aufgrund einer fehlerhaften Anpassung bei der Chipladung der Anordnungen
an die Spannungswandler und die Regelabweichungen bei den Betriebsverstärkern im
Kameraabschnitt. Die gesamte Verstärkung variiert, während sie
für jeden
Detektor stabil ist, inhärent
von Detektor zu Detektor und hängt
auch von der Gleichmäßigkeit
der Beleuchtung, dem Winkel zur Linsenmittellinie der Kamera und
der Verstärkungsfehlanpassung
zwischen der Ladung des A- und B-Kanals zum Spannungswandler ab.
Der schlimmste Teil dieser Veränderungen
bei der Regelabweichung und der Verstärkung ist derjenige zwischen
den A und B Kanälen,
der eine "Zebrastreifenbildung" der Ergebnisse,
wie bereits erwähnt,
verursachen kann.
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Um
die Wirkungen der Veränderungen
der Verstärkung
und der Regelabweichung in der Kombination von Anordnung, Kamera,
Flachmaterial und Lichtquelle auszuschalten, wird der folgende Ansatz
bei der Referenz- und LUT-Beladung für die optische Bildung und
Maschinenrichtungsstichprobennahme verwendet. Man nehme das Verhältnis des
regelmäßigen Messergebnisses
und des Normalisierungsmessergebnisses auf der Grundlage einer Messung
für Messung:
sodass:
DVi – DOi = (1 + ΔPi/PNi)*(DVNi – DOi) -
Der
A/D-Wandler 176 liefert DV, und DVN und DO werden während der
Normalisierung gemessen, DO durch Betrachten der Dunkelreferenzdetektoren,
die in die Detektoranordnung eingebaut sind. Der Bezugsspeicher 180 wird
mit den DVN-Werten für
jedes Pixel geladen. Die vorstehende Gleichung ist von der Form: y–yo=m*(x–xo) die
eine gerade Linie mit einer Neigung von m darstellt und gegenüber dem
Ursprung um (xo, yo)
versetzt ist. Beim Vergleich der Gleichungen ist die Neigung nur
eine partielle Abweichung (1 + ΔPi/PNi) von der Normalität, und die
Regelabweichung ist die digitalisierte Regelabweichung DOi. Das Auftragen eines Satzes solcher Linien
in dem in 4 gezeigten
Nachschlagetabellen-x-y-Diagramm
führt zu
der graphischen Darstellung von 5,
die ein Beispiel einer Normalisierungsantwort für eine interessierende Messung
von 153 A/D-Einheiten zeigt, wobei die Regelabweichung 32 A/D-Einheiten
beträgt.
Gitterkreuzungen können
durch Abweichung von der 45° "normalen" Linie identifiziert
werden. Falls die regelhafte Messung bei 153 angekommen ist, wäre das Verfahren
normal. Falls die Messung bei angenommen 164 ankommen würde, wäre das Verfahren
bei (164 – 32)/(153 – 32)*100
Prozent oder 109 oder 9% über
Normal.
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Die
in den Nachschlagetabellenspeicher 178 geladenen Informationen
für die
Herstellung und die Maschinenrichtungsstichproben umfassen Codes,
die identifizieren, in welcher Zone sich die Messantwort befindet:
deutlich oberhalb von normal, oberhalb von normal, normal, unterhalb
von normal oder deutlich unterhalb von normal, siehe 5. Die Abweichungsgrenzen,
die jede dieser Zonen definieren, können durch die Bedienungsperson
der Maschine beim Start oder zu irgendeinem Zeitpunkt danach eingestellt
werden, und der Nachschlagetabellenspeicher 178 wird entsprechend
geladen. Beispielsweise kann eine Anwendung eine normale Zone mit ± 1%, eine
Zone mit 1% bis 3% oberhalb von normal und eine. Zone mit –1% bis –6% unterhalb normal
verlangen. Die entsprechenden Codes würde man dann in die entsprechenden
Zonengitterpunktzellen geladen. Es ist so ersichtlich, dass die
Ausgabe des Nachschlagetabellenspeichers 178 nur eine Funktion
der Abweichungen der physikalischen Eigenschaften ungeachtet der
einzelnen Detektorverstärkungen
ist. Während
hier fünf
Zonen gezeigt sind, ist ersichtlich, dass es bei der Codierung der
Zonen einen beträchtlichen Spielraum
gibt und auch dabei, wie viele Zonen gebildet werden.
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Für das Messen
und das Steuern bzw. Regeln der Bogen-Gleichförmigkeit des Flachmaterials
ist das Laden des Bezugsspeichers 180 und des Nachschlagetabellenspeichers 178 ziemlich
unterschiedlich. Das Normalisierungsverfahren wird verwendet, um
die Grenzen bei den normalen i-ten Messsignalauslenkungen durch
Einstellen von hohen und niedrigen Testpegeln und Zählen der
Kreuzungen, die innerhalb eines gewissen Zeitraums auftreten, beispielsweise
eine Sekunde oberhalb des hohen Pegels und unterhalb des niedrigen Pegels,
festzulegen. Die hohen und niedrigen Testpegel werden zurückgehalten,
bis die gezählte
Anzahl von Kreuzungen akzeptabel niedrig, vielleicht sogar Null
ist. Die Kriterien der Akzeptabilität können durch die Bedienungsperson
des Systems ausgewählt
werden. Solche Pegel werden für
eine Messstelle mit. jeweils einem oder zwei Pixeln während des
Normalisierungsverfahrens bestimmt.
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In
einer Arbeitsausführungsform
der vorliegenden Erfindung gibt es 16 Suchschritte für einen
hohen Pegel, entsprechend A/D-Einheitspegeln von 0, 16, 32, 48,
..., 240, und 16 Suchschritte für
einen niedrigen Pegel, entsprechend 0, 16, 32, ..., 240. Etwa die
Hälfte
der Suchschritte ist nicht möglich,
d.h. der hohe Pegel ist geringer als der oder gleich dem niedrigen
Pegel. Jedoch sind alle Suchschritte, bei denen der hohe Pegel höher als
der niedrige Pegel ist, annehmbar. Man nehme beispielsweise an,
dass das Messsignal für
einen gegebenen Pixel immer innerhalb der Zone zwischen dem 112
Pegel und dem 144 Pegel liegt, einer Spanne von 32 A/D-Schritten
oder Signalpegelkriterien. Dann wird die obere Grenze bei 144 eingestellt
und die untere Grenze wird bei 112 eingestellt.
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Das
Laden des Bezugsspeichers 180 für jede Messung ist ein Byte,
bei dem die signifikantesten vier Bits die obere Grenze codieren
und die am wenigsten signifikanten vier Bits die untere Grenze codieren.
Die Codes sind einfach die binär
codierten Dezimaldarstellungen der Dezimalgrenzen, geteilt durch
16. So hat die obere Grenze 144 einen Code von 144/16 =
9, und das obere Halbbyte des Bytes ist 1001. Die untere Grenze 112 hat
einen Code von 112/16 = 7 und das untere Halbbyte des Bytes ist
0111. Die Ladung in den Bezugsspeicher 180 für diese
Messung ist das Byte 10010111, und das bedeutet, dass diese Messung
fast immer im A/D-Einheitsbereich von 112 bis 144 zu finden ist.
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Datenbytes,
die in den Nachschlagetabellenspeicher 178 geladen werden,
haben zwei Teile: ein oberes 4-Bit-Halbbyte, das Zonen zum Identifizieren
von Veränderungen
von Zonenereignissen codiert und ein unteres 4-Bit-Halbbyte, das
die Spanne zwischen der unteren Grenze und der oberen Grenze in
16 Graustufenpegel teilt. Um mit dem vorstehenden Beispiel fortzufahren,
wird die Zone oberhalb der Obergrenze 144, "darüber" genannt, durch 0111
codiert. Die Zone von 134 (Suchschritt) bis 144, "hohes Grau" genannt, wird durch 1011
codiert. Die Zone von 122 bis 134, "normal" genannt, wird durch 1111 codiert. Die
Zone von 112 bis 122 (Suchschritt), "niedriges Grau" genannt, wird durch 1101 codiert. Die
Zone unterhalb der Untergrenze 112, "darunter" genannt, wird durch 1110 codiert. Für die Graupegel
werden 112 und 113 mit 0000 codiert, 114 und 115 werden mit 0001
codiert, 116 und 117 werden mit 0010, codiert, ..., und 142 und
143 werden mit 1111 codiert. Der Suchschritt der Zonengrenzen zwischen
normal und hohem Grau und zwischen Normal und niedrigem Grau ist
beliebig und kann durch die Bedienungsperson des Systems gewählt werden.
Die Wahl der darüber
und darunter beiliegenden Zonengrenzen ist auch beliebig, wird jedoch
vorzugsweise als hohe und niedrige Grenze gewählt.
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Für jedes
Paar von Ober- > Untergrenzen
gibt es ein Byteladungsmuster des Nachschlagetabellenspeichers 178 der
gleichen Art wie bei dem vorstehenden Beispiel. So adressiert jede
ankommende, digitalisierte Videomessung in die Ereigniszonen und
Graustufenpegel eines Byteladungsmusters in der Nachschlagetabelle 178,
was dem Messort entspricht und aus dem Bezugsspeicher 180 für diesen
Messort ausgelesen wird. Das Ausgabebyte des Nachschlagetabellenspeichers 178 trägt Informationen über die
Ereigniszone und den Graustufenpegel, wobei der Graustufenpegel,
was die Messungsdefinition betrifft, von besonderem Nutzen ist,
falls sich die Videomessung innerhalb der Spanne Ober – Untergrenze,
d.h. in der normalen Zone, befindet.
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Von
besonderer Bedeutung ist, dass diese Informationen auf einer pro
Messung (1 oder 2 Pixel) Basis bei einer hohen Frequenz, 10 MHz
in einer Arbeitsausführungsform,
bezogen auf Ergebnisse der Normalisierungslernphase, erhalten werden.
Es ist ersichtlich, dass diese Form des Ladens des Nachschlagetabellenspeichers 178 und
des Bezugsspeichers 180 für eine Vielzahl von Messungen
und Steuer- bzw. Regelungsoperationen verallgemeinert werden kann.
Des weiteren ist, während
4 Bits für
jede Ereigniszone und den Graustufenwert verwendet werden, ersichtlich,
dass jede angemessene Anzahl von Bits n für diese Zwecke verwendet werden
könnte
oder, falls gewünscht,
unterschiedliche Anzahlen von Bits n und m für die Ereigniszone bzw. den
Graustufenpegel verwendet werden könnten.
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Die
n Bit-Graustufenwerte können
in der Speicherbank A 202 und der Speicherbank B 204 der
Histogrammschaltung 184 gespeichert werden, indem folgende
Schritte durchgeführt
werden: Trunkieren der n Bits niedriger Ordnung jeder Speicheradresse
zur Definition von räumlichen,
2n Bit breiten Zonen, die von resultierenden,
trunkierten Speicheradressen adressiert werden; Ersetzen der trunkierten
n Bits niedriger Ordnung durch die digitalen Graustufenwerte zur
Bildung von 2n Datenstrukturadressen für jede der
trunkierten Speicheradressen; Adressieren des Speichers mit den
Datenstrukturadressen, Auslesen jedes Speicherorts, der von den
Datenstrukturadressen adressiert wird oder wurde; Inkrementieren
des Werts, der von jedem durch die Datenstrukturadressen adressierten
Speicherort ausgelesen wurde; und Speichern des inkrementierten Werts
in jeden von den Datenstrukturadressen adressierten Speicherort.
Dementsprechend enthalten die innerhalb jeder räumlichen Zone adressierten
Orte nicht die entsprechenden Rohpixeldaten, sondern statt dessen
eine Zählung
der Anzahl der Pixel innerhalb der räumlichen Zone, die den Graustufenwert
besaßen,
der den n Bits niedriger Ordnung der Adressen entspricht. Solche
Daten erleichtern die Bildung von graphischen Graustufendarstellungen
oder Histogrammanzeigen und die Durchführung verschiedener statistischer
Analysen.
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Während der
Betrieb des Nachschlagetabellenspeichers 178 und des Bezugsspeichers 180 aus
der vorstehenden Beschreibung ersichtlich sein sollte, wird um der
Klarheit willen nun ein Beispiel, das aus einem System von fünf Detektorelementen,
durch ihre vergleichbaren Detektorpositionen mit 1 bis 5 numeriert,
besteht, beschrieben. Die Detektorelementpositionen werden als Index
in dem Bezugsspeicher 180 derart verwendet, dass die gegenwärtigen Verweise
für den
Detektor #1 in der Position #1 des Bezugsspeichers 180 zu finden
sind, in gleicher Weise die Verweise für den Detektor #2 in der Adresse
#2 zu finden sind usw.
-
Der
Nachschlagetabellenspeicher 178 wird mit Werten derart
beladen, dass eine variable Anzahl von digitalen Videosignalen vom
A/D-Wandler 176 mit den 16 Graustufenwerte verknüpft ist.
Der untere Grenzwert kann als Auswahl dafür angesehen werden, welcher
Bereich der 256 möglichen
A/D-Digitalvideosignalwerte mit den 16 Graustufenwerten verknüpft sind.
Die Differenz zwischen der Obergrenze und der unteren Grenze definiert
die Verknüpfung
des Bereichs der Werte. Dies wird durch einen exzerpierten Teil
der Eintragungen im Nachschlagetabellenspeicher 178, der
in 6 gezeigt ist, veranschaulicht.
-
Beide
Tabelleneintragungen, die für
die Referenz 11-5 (obere Grenze – untere Grenze) und den Verweis
10-5 (obere Grenze – untere
Grenze) verwendet werden, beginnen beim A/D-Wert 80, während die
Tabelle für
die Referenz 10-4 (obere Grenze – untere Grenze) beim A/D-Wert
64 beginnt. Gleichzeitig verknüpfen die
Referenzen 11-5 und 10-4 6 A/D-Werte mit jedem Graustufenwert, während die
Referenz 10-5 nur 5 Werte mit jedem verknüpft. Mit anderen Worten: die
untere Grenze liefert die Regelabweichung, während die Differenz zwischen
der oberen Grenze und der unteren Grenze die Steigung der Umwandlung
liefert. Die Ereignisdaten sind sowohl was den Mindestwert als auch
was den Bereich der Werte betrifft, die mit den Ereignisdatenpegeln
verknüpft
sind, auf eine Weise ähnlich
der Graustufenwertverknüpfung
skaliert.
-
Unter
diesen Anfangsbedingungen wird der Langzeit-Durchschnitt für diese fünf Detektoren bestimmt, und
er wird verwendet, um die oberen und unteren Grenzwerte in den Bezugsspeicher 180 zu
laden. Zur Veranschaulichung sei angenommen, dass es gewünscht wird,
den Langzeit-Durchschnitt des Detektoreingabesignals auf den Mittelwert,
bezogen auf den normalisierten Graustufenwert, zu setzen. Des weiteren
sei angenommen, dass es gewünscht
wird, die Grenzen so einzustellen, dass 5% der Daten des Langzeit-Durchschnitts
außerhalb
des Bereichs der Graustufenwerte liegen.
-
Nach
dem Sammeln einer großen
Anzahl von Proben kann bestimmt werden, dass die Detektoren #1 und
#2 einen Langzeit-Durchschnitt
von 125 A/D haben, der Detektor #3 einen Langzeit-Durchschnitt von
117 A/D hat und die Detektoren #4 und #5 einen Langzeit-Durchschnitt
von 109 A/D haben. Unter Verwendung dieser Werte und einer Messung
der Verteilung der Werte als Abweichungen von diesen Durchschnitten
derart, dass der 5% Wert erreicht wird, werden die Grenzwerte in
dem Bezugsspeicher 180 gesetzt auf: hoch = 11, niedrig
= 5 für
die Detektoren 1 und 2, d.h. die Speicherplätze 1 und 2 enthalten hexadezimal
0xB5 (dezimal 11–5);
hoch = 10, niedrig = 5 für
den Detektor 3, d.h. der Speicherplatz 3 enthält hexadezimal 0xA5 (dezimal 10–5) und
hoch = 10, niedrig = 4 für
die Detektoren 4 und 5, d.h. die Speicherplätze 4 und 5 enthalten hexadezimal
0xA4 (dezimal 10-4).
-
Diese
Selektion bewirkt die Umwandlung eines jeden digitalen Videosignals
vom A/D-Wandler 176 in die normalisierten Graustufen- und
Ereigniswerte, wie nachstehend für
jede Abtastung der Detektoren 1 bis 5 beschrieben. Es ist ersichtlich,
dass jede der Ober-/Untergrenzwertkombinationen eine Tabelle von
Werten auswählt
wie vorstehend beschrieben und in 6 gezeigt,
derart, dass es nur ein einziges mögliches Ergebnis für jedes
mögliche
digitale Videosignal vom A/D-Wandler 176 gibt.
-
-
Die
nachfolgenden Daten zeigen fünf
aufeinanderfolgende Abtastungen der Detektoren 1 bis 5, einschließlich des
digitalen Videosignals vom A/D-Wandler 176 (A/D), des aus
dem Nachschlagetabellenspeicher 178 (LUT) ausgelesenen
Werts und der Daten, die im Datenspeicher der Datenbank A 202 oder
der Datenbank B 204 der Histogrammschaltung 184 gespeichert
sind, für
jede der zwei Speicherbetriebsarten: Ereignispegel und Detektoradresse
für eine
mikroskalierte Gleichförmigkeitskorrekturbetriebsart
und die Anzahl des Auftretens von spezifischen Graustufenwerten
für einen
Graustufenhistogrammanzeigemodus.
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Für die mikroskalierte
Gleichförmigkeitskorrektur
wären die
Ergebnisse, die in der Speicherbank A 202 oder der Speicherbank
B 204 der Histogrammschaltung 184 enthalten sind,
aus dem vorstehend angegebenen ersten Satz: F001, D001, F002, D005,
F001, D002, F003, D004, F005, D001, F002, B003, 7004, B005, F001.
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Wenn
diese Daten durch Abtastungen geteilt werden, wobei die Farben E
= Rot, D = Gelb, F = Grün, B
= Purpur und 7 = Blau als Ersatz dienen und ein einziger Pegel fortgeführt wird,
bis eine Veränderung
festgestellt wird, ist das Ergebnis eine Anzeige wie in 7 gezeigt, worin:
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Diese
gleichen Daten werden für
eine Maschinenrichtungs-Veränderlichkeitsanzeige
mit der Änderung
verwendet, dass alle Daten mit Ausnahme derjenigen, die beispielsweise
vom Detektor #2 kommen, verworfen werden.
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Für ein Flachmaterial-Gleichförmigkeitsprofil
werden die Ergebnisse, die in der Speicherbank A 202 oder
der Speicherbank B 204 der Histogrammschaltung 184 enthalten
sind, dem zweiten vorstehend angegebenen Satz entnommen und wären:
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Diese
Daten werden normalerweise in einer in 8 gezeigten Bereichsgraphik angezeigt,
wobei der Durchschnittswert, 5,7, in der vorstehenden Darstellung
die Mittellinie des Diagramms ist. Diese Daten können als Abtastprofil auf der
Basis von Abtastung für
Abtastung gesichert werden und können
zusammen mit einer Anzahl von anderen Daten nach oben verschoben
werden, um ein Profilgeschichtsdiagramm, wie in 9 gezeigt, zu liefern, in dem Zonen,
die "durchschnittlich" (grün), "oberhalb von durchschnittlich" (gelb), "deutlich oberhalb
von durchschnittlich" (rot), "unterhalb von durchschnittlich" (blau) und "deutlich unterhalb
von durchschnittlich" (purpur)
entsprechen, wie gezeigt farbcodiert sind. Da die Verteilung der
Werte bei jeder Abtastung gesichert wird, können verschiedene statistische
Werte aus diesen diskreten Punkten berechnet werden, z.B. die Standardabweichung,
die Varianz usw.
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Durch
Verarbeitung von Videosignalen wie beschrieben können beträchtliche Mengen an Daten genommen
und zur Anzeige von Messungen verschiedener Eigenschaften und Charakteristiken
der Bahn 102 verwendet werden. Auf diese Weise kann die
Bahn 102 im Wesentlichen für Mess- und Steuer- bzw. Regelungszwecke
kontinuierlich überwacht
werden, obgleich die Bahn mehrere Meter breit sein kann und sich
mit Geschwindigkeiten von 30 Metern pro Sekunde bewegt. Falls die
zweite und die dritte Ausführungsform
der Bahnsensoren WS2 und WS3 bei der vorliegenden Erfindung verwendet
werden, wird, obgleich nicht die gesamte Bahn überwacht wird, eine beträchtlich
erhöhte
Anzahl von Bahnelementen derart überwacht,
dass die Eigenschaften und Charakteristiken der Bereiche der Bahn 102,
die nicht direkt überwacht
werden, durch Interpolation abgeschätzt werden können. Da
große
Bereiche der Bahn überwacht
werden, kann selbst mit der Abtastausführungsform des Bahnsensors
WS3 eine viel schnellere Bewertung der akkumulierten Daten durchgeführt werden
als dies mit herkömmlichen
Bahnabtastsensoren möglich
ist.
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Die
Erfindung der vorliegenden Anmeldung gestattet das Bahnabtasten
an im Wesentlichen jedem Ort entlang der Bahn von einer Nasspartieendposition,
die von dem ortsfesten Bahnsensor 132 besetzt ist, bis
zum Ende der Trockenpartie der Maschine im Wesentlichen in der Nähe der Sammelrolle 124.
Wie in 1 gezeigt ist,
kann ein Trockenpartiesensor 210, vorzugsweise ein ortsfester
Bahnsensor, verwendet werden, um einen absoluten Wert wie das Flächengewicht
der Bahn 102 zu bestimmen. Andere Sensoren können entlang
der Bahn 102 eingesetzt werden, beispielsweise zum Überwachen
eines gegebenen, an der Bahn 102 durchgeführten Verfahrens.
Wie in 1 gezeigt ist,
kann die Leimpresse 120 durch Sensoren 212 und 214 überwacht werden,
die entlang der Bahn 102 an gegenüberliegenden Seiten der Leimpresse 120 angeordnet
sind.
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In
vorteilhafter Weise kann der ortsfeste Bahnsensor 132 zum
Messen und Anzeigen der Bahn 102 an ihrer Nasspartie-Endseite verwendet
werden, um es einer Bedienungsperson des Systems zu gestatten, eine oder
mehrere Charakteristiken oder Eigenschaften der Bahn 102 zu
bewerten. Beispielsweise kann die Gleichförmigkeit der Bahn 102 über die
Anzeige 130 der Bedienungskonsole 126 überwacht
werden. Die Videosignale, die wie vorstehend offenbart erzeugt und
verarbeitet werden, können
auch zum Steuern bzw. Regeln einer oder mehrerer Charakteristiken
und Eigenschaften der Bahn 102 verwendet werden. Durch
die Verwendung der vom System der vorliegenden Erfindung erzeugten
Signale für
Steuer- bzw. Regelungszwecke, können
Veränderungen
innerhalb der Bahn 102 im Wesentlichen beseitigt werden.
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Da
die Messungen, die an der Nasspartie-Endseite der Maschine durchgeführt werden,
das letztendlich erhaltene Produkt nicht genau bestimmen können, das
hergestellt und auf die Sammelrolle 124 aufgewickelt wird,
können
die absoluten Charakteristiken und Eigenschaften der Bahn 102 durch
eine solche Steuerung bzw. Regelung unter Verwendung des ortsfesten
Bahnsensors 132 nicht sichergestellt werden. Jedoch kann
durch. die Verwendung einer beliebigen Anzahl von herkömmlichen
Steuerungs- bzw. Regelungssystemen die Veränderbarkeit im Wesentlichen
derart eliminiert werden, dass ein sehr gleichmäßiges Produkt oder eine sehr
gleichmäßige Bahn 102 hergestellt
wird.
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Falls
die Papierherstellungsmaschine 100 anfänglich so eingerichtet wird,
dass sie eine bekannte Papierqualität herstellt, und dann gemäß der vorliegenden
Erfindung betrieben wird, um ein hochgradig gleichförmiges Produkt
herzustellen, sollten die Absolutwerte des sich ergebenden Papiers,
das auf die Sammelrolle 124 aufgewickelt wird, sehr nahe
dem gewünschten
Produkt liegen. Jedoch kann erfindungsgemäß ein zweiter ortsfester Bahnsensor
zum Messen einer gegebenen Charakteristik der Bahn 102 des
flächigen
Materials und zum Erzeugen zweiter Bahnsignale, die für die Bahn 102 in
ihren Absolutwerten aussagekräftig
sind, vorgesehen sein. Solche Messungen können durch Anordnen des zweiten
ortsfesten Bahnsensors in der Nähe
der Trockenpartie-Endseite der Maschine durchgeführt werden. Ein Steuerungs-
bzw. Regelungssystem, das auf Bahnsignale von den Sensoren sowohl
an der Nasspartie als auch an der Trockenpartie der Maschine 100 anspricht,
kann dann die Maschine steuern bzw. regeln, um Gleichförmigkeit
und einen Absolutwert einer oder mehrerer gegebener Charakteristiken
der Bahn 102 aufrechtzuerhalten.
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Der
zweite ortsfeste Bahnsensor kann der gleiche sein wie die Bahnsensoren,
die vorstehend mit Bezug auf 2 beschrieben
sind, oder diesen ähnlich
sein. Alternativ kann der zweite ortsfeste Bahnsensor eine gewichtserfassende
Vorrichtung 216 zum Messen des Gewichts der Sammelrolle 124 umfassen,
die die Bahn 102, sobald sie hergestellt ist, sammelt.
Wenn man die Breite der Bahn 102 und die Betriebsgeschwindigkeit der
Papierherstellungsmaschine 100 kennt, kann das Flächengewicht
der Bahn 102 aus dem Gewicht der Sammelrolle oder, genauer,
dem auf der Rolle akkumulierten Papier bestimmt werden. Das Gewicht
der Sammelrolle 124 kann unter Verwendung von herkömmlichen
gewichtserfassenden Vorrichtungen, einschließlich Lastzellen oder dergleichen,
genau bestimmt werden.
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Da
die Erfindung der vorliegenden Anmeldung so detailliert und unter
Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde,
ist ersichtlich, dass Modifikationen und Abänderungen möglich sind, ohne vom Umfang
der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
