FI125119B - Tasomaisen mittauskohteen mittaus - Google Patents

Tasomaisen mittauskohteen mittaus Download PDF

Info

Publication number
FI125119B
FI125119B FI20116329A FI20116329A FI125119B FI 125119 B FI125119 B FI 125119B FI 20116329 A FI20116329 A FI 20116329A FI 20116329 A FI20116329 A FI 20116329A FI 125119 B FI125119 B FI 125119B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
sensor
measuring object
measuring
distance
row
Prior art date
Application number
FI20116329A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20116329A (fi
Inventor
Markku Mäntylä
Jussi Graeffe
Karri Niemelä
Heimo Keränen
Pekka Suopajärvi
Lauri Kurki
Original Assignee
Metso Automation Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metso Automation Oy filed Critical Metso Automation Oy
Priority to FI20116329A priority Critical patent/FI125119B/fi
Priority to US14/368,882 priority patent/US20150008346A1/en
Priority to PCT/FI2012/051293 priority patent/WO2013098482A1/en
Priority to CA 2861690 priority patent/CA2861690A1/en
Priority to CN201280070883.2A priority patent/CN104136884B/zh
Priority to EP12861226.4A priority patent/EP2805130B1/en
Publication of FI20116329A publication Critical patent/FI20116329A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI125119B publication Critical patent/FI125119B/fi

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/30—Defibrating by other means
    • D21B1/32—Defibrating by other means of waste paper
    • D21B1/325—Defibrating by other means of waste paper de-inking devices
    • D21B1/327—Defibrating by other means of waste paper de-inking devices using flotation devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F7/00—Other details of machines for making continuous webs of paper
    • D21F7/06—Indicating or regulating the thickness of the layer; Signal devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0691—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of objects while moving
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/8422—Investigating thin films, e.g. matrix isolation method
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/86—Investigating moving sheets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/8422—Investigating thin films, e.g. matrix isolation method
    • G01N2021/8427—Coatings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/86—Investigating moving sheets
    • G01N2021/8663—Paper, e.g. gloss, moisture content
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/125—Digital circuitry
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64—Paper recycling

Description

Tasomaisen mittauskohteen mittaus
Ala
Keksinnön kohteena on mittalaite ja menetelmä mitata mittauskoh- detta.
Tausta
Paperirainan pinnan etäisyyttä anturista voidaan mitata esimerkiksi optisesti. Paksuuden mittaamiseksi paperirainan pinnan etäisyyttä on mitattu kahdella toisiinsa kohdistetulla mittausyksiköllä, joiden välissä paperiraina on. Kumpikin mittausyksikkö käsittää ainakin kolme anturia ainakin kaksiulotteisessa tilassa, koska sitä vähemmällä paperirainan kallistumisen määrittäminen paperirainan pituus- ja poikkisuunnassa ei onnistu kolmiulotteisessa avaruudessa. Kukin anturi on kohdistettu vastakkaisella puolella olevan mittausyksikön yhteen anturiin siten, että näiden pariksi tarkoitettujen anturien sijainti eroaa toisistaan ainoastaan mittausyksiköiden välisen etäisyyden suunnassa.
Mittausta hankaloittaa paperirainan kallistumisen lisäksi se, että mittausyksiköiden välinen etäisyys L voi riippua anturista i eli myös mittausyksiköt voivat kallistua toistensa suhteen. Tällöin joudutaan mittaamaan mittausyksiköiden välinen etäisyys paperirainan kallistuskulman mittausta vastaavalla tavalla kolmesta eri kohdasta. Mittausyksiköiden välisen etäisyyden mittaus voidaan suorittaa esimerkiksi optisesti tai magneettisesti. Tällainen mittausyksikköratkaisu on isokokoinen, monimutkainen ja vaikeasti toisiinsa kohdistettava, mikä vaikeuttaa mittausta ja heikentää mittaustarkkuutta. Siksi on olemassa tarve kehittää paperirainan mittausta.
Lyhyt selostus
Keksinnön tavoitteena on toteuttaa parannettu mittausratkaisu. Tämän saavuttaa vaatimuksen 1 mukainen mittalaite.
Keksinnön kohteena on myös vaatimuksen 12 mukainen menetelmä.
Keksinnön edullisia suoritusmuotoja kuvataan epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.
Keksinnön mukaisella mittalaitteella ja menetelmällä saavutetaan useita etuja. Mittausyksikkö on yksinkertainen, ja siinä voidaan käyttää yksiulotteista antuririviä mittauskohteen yhden pinnan mittausta varten.
Kuvioluettelo
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista mittausta, kuvio 2 esittää kahta ristikkäistä antuririviä, joiden väliin mittauskoh-de on tarkoitettu, kuvio 3 esittää perspektiivikuvaa mittauksesta, jossa anturirivit ovat kallistuneet suhteessa mittauskohteeseen, kuvio 4 esittää perspektiivikuvaa mittauksesta, jossa anturirivit ovat kallistuneet ja kiertyneet suhteessa mittauskohteen koordinaatistoon, kuvio 5 esittää perspektiivikuvaa mittauksesta, jossa antuririveillä on kulmapoikkeama toistensa suhteen, kuvio 6 esittää origon mittauksen periaatetta, kuvio 7 esittää profiilien mittauksia mittauskohteesta, kuvio 8 esittää rakennevalomittausta, kuvio 9 esittää polttopisteiden kromaattiseen erotteluun perustuvaa mittausta, kuvio 10 esittää toista polttopisteiden kromaattiseen erotteluun perustuvaa mittausta, kuvio 11 esittää detektoririvin detektoimaa intensiteettiä aallonpituuden ja paikan funktiona, kuvio 12 esittää eri suuntiin mitattuja profiileja, kuvio 13 esittää paperikonetta, ja kuvio 14 esittää menetelmän vuokaaviota.
Suoritusmuotojen kuvaus
Optisella säteilyllä tarkoitetaan tässä hakemuksessa sähkömagneettista säteilyä, jonka aallonpituuskaista sijoittuu välille ultravioletista säteilystä (aallonpituus noin 50 nm) infrapunaiseen säteilyyn (aallonpituus noin 500 pm). Alla on esitetty mittalaite mitata ainakin likimain tasomaisen mittauskohteen ainakin yksi ominaisuus. Tasomaisen mittauskohteen pinta on kultakin mittauskohdaltaan ainakin likimäärin taso. Mittauskohteen pinnan tulee heijastaa optista säteilyä. Mittauskohteen pinta tarkoittaa rajapintaa, joka on mittaus-kohteen ja sen ympäristön välillä. Mittauskohde, joka voi mittaushetkellä olla paikallaan tai liikkua, voi olla esimerkiksi paperi, pehmopaperi, kartonki, sellu, muovi, metalli, kangas, lasi tai vastaava. Mittauskohde voi olla paperin, peh mopaperin, kartongin, sellun, muovin, metallin, kankaan, lasin tai vastaavan päällyste. Tällaisilla mittauskohteilla on kaksi suurta, likimäärin tasomaista pintaa lähellä toisiaan siten, että tasomaisen pinnan ainakin yhden ulottuvuuden suuntainen pituus on useita kertoja suurempi kuin pintojen välinen etäisyys. Monesti pinnan suuntainen pituus on kymmeniä, satoja tai tuhansia kertoja suurempi kuin pintojen välinen etäisyys. Suhde voi olla vieläkin suurempi, koska esimerkiksi paperiraina on periaatteessa loppumaton, mutta paperin paksuus voi olla esimerkiksi 0,1 mm. Täten mittauskohteen pituus jaettuna paksuudella voi teoreettisesti olla myös ääretön.
Kuvio 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista paperirainan mittausta. Mittausyksikkö 102 käsittää tässä esimerkissä kolme anturia 106, 108 ja 110. Vastaavasti mittausyksikkö 104 käsittää myös kolme anturia 112, 114 ja 116. Anturit 112, 114 ja 116 sijaitsevat mittausyksikössä 104 sellaisilla paikoilla, jotka saadaan anturien 106, 108 ja 110 suuntaissiirrolla paperirainan 100 vastakkaiselle puolelle anturien 106-110 mittaussuunnassa. Yleisessä tapauksessa anturien muodostama kuvio yhdessä mittausyksikössä on monikulmio, joka sijaitsee kaksi- tai kolmiulotteisessa tilassa.
Kun eri puolilta paperirainaa 100 on mitattu mittausyksiköiden 102, 104 anturien 106-110, 112-116 ja paperirainan 100 väliset etäisyydet dai -dan, dbi - dbn, missä a tarkoittaa paperirainan 100 yhtä puolta, b tarkoittaa toista puolta ja n on anturien määrä, voidaan paperirainan 100 paksuus D määrittää kunkin anturin i (i = 1 ... n) kohdalla, kun tiedetään mittausyksikköjen 102, 104 etäisyys L toisistaan. Paksuus D on tällöin esimerkiksi D = L - (dai + dbi). Tämä mittaustulos D sisältää vielä kallistuskulman a aiheuttaman virheen. Kallistuskulma a voidaan määrittää, kun tiedetään ainakin yhden mittausyksikön 102, 104 anturien 106-110, 112-116 etäisyydet ja suunnat toisistaan, koska kallistuskulma a on suhteessa paperirainan 100 etäisyyden muutokseen anturien 106-110, 112-116 välisellä matkalla. Korjattu paperirainan paksuus Dkor on tällöin Dkor = D*cos(oc), missä cos on trigonometrinen kosinifunktio ja a on kallistuskulma halutussa suunnassa.
Tarkastellaan nyt esitettyä ratkaisua kuvion 2 avulla, joka esittää mittauskonfiguraatiota ylhäältä päin. Mittalaite käsittää ensimmäisen optisen anturirivin 200 ja toisen optisen anturirivin 202, joiden väliin tasomainen mitta-uskohde 204 voi sijoittua. Kumpikin anturirivi 200, 202 käsittää ainakin kaksi anturia 208, 210. Yhdessä anturirivissä 200, 202 voi satoja, tuhansia tai jopa miljoonia yksittäisiä antureita näihin määriin kuitenkaan rajoittumatta. Rivissä anturit 208, 210 ovat peräkkäin, jolloin ne muodostavat yksiulotteisen sijoittelu-ketjun. Yhden anturirivin 200, 202 anturien 208, 210 yksiulotteinen sijoittelu tuottaa mittauskohteen 204 pinnasta tietoa yhden ulottuvuuden suunnassa. Kunkin anturirivin 200, 202 suunta voidaan määrittää suunnaksi, joka perustuu esimerkiksi pienimmän neliösumman suoraan, kun suoran laskennassa on käytetty anturien 208, 210 sijaintia koordinaattien arvoina.
Ensimmäisen anturirivin 200 suunta ja toisen anturirivin 202 suunta poikkeavat toisistaan. Näin eri puolilta mittauskohdetta 204 saadaan kuitenkin tietoa eri ulottuvuuksien suunnassa, ja kahdella ristikkäisellä anturirivillä 200, 202 saadaan kaksiulotteista tietoa mittauskohteesta 204. Anturirivien 200, 202 välinen kulma β voi olla mikä tahansa väliltä ]0° - 90°]. Anturirivien 200, 202 välinen kulma voi olla usein järkevää valita väliltä [45°-90°], Anturirivit 200, 202 voivat olla suoria, mutta se ei ole välttämätöntä. Anturirivit 200, 202 voivat olla myös käyriä, jolloin anturirivien 200, 202 välinen kulma β tarkoittaa anturi-rivien 200, 202 keskimääräistä suuntapoikkeamaa toisistaan. Yleensä anturirivien 200, 202 asennot eivät juuri muutu ollenkaan asennuksen jälkeen. Kokeellisesti on havaittu, että anturirivien 200, 202 välinen kulma β ei muutu juuri enempää kuin 0,1° pitkässäkään ajassa.
Ensimmäisen anturirivin 200 kukin anturi 208 muodostaa mittaus-kohteen 204 pinnasta 220 vastaanottamastaan optisesta signaalista datan, joka sisältää tiedon mittauskohteen 204 ja anturin 208 välisestä etäisyydestä. Muodostettu data voidaan tavallisesti sijoittaa sähköiseen signaaliin, joka voi olla analoginen tai digitaalinen. Kukin anturi 208 voi lähettää datan langattomasi tai langallisesti erikseen tai muiden anturien datojen kanssa yhdistettynä signaalina.
Toisen anturirivin 202 kukin anturi 210 muodostaa mittauskohteen 204 pinnan 222 ja anturin 210 välistä etäisyyttä edustavan datan. Muodostettu data voidaan sijoittaa sähköiseen signaaliin, joka voi olla analoginen tai digitaalinen. Kukin anturi 210 voi lähettää datan langattomasi! tai langallisesti erikseen tai muiden anturien datojen kanssa yhdistettynä signaalina.
Lisäksi mittalaitteeseen voi kuulua signaalinkäsittely-yksikkö 206, joka voi määrittää mittauskohteen 204 paksuuden, joka on pintojen 220 ja 222 välinen etäisyys, anturien 208, 210 muodostamien datojen ja signaalinkäsittely-yksiköllä 206 käytettävissä olevan ensimmäisen anturirivin 200 ja toisen anturirivin 202 välisen etäisyysdatan perusteella.
Mittauskohteen 204 ominaisuuden mittaamiseksi varten tarvitaan mittauskonfiguraatiosta ensimmäisen anturirivin 200 ja toisen anturirivin 202 suuntien risteämäkohta (x0, yo), anturirivien 200, 202 välinen etäisyys Z ja an-turirivien 200, 202 välinen kulmapoikkeama θζ. Lisäksi tarvitaan mittauskohteen 204 kallistuskulmat α-ι, 0C2 anturirivistöjen 200, 202 suhteen. Anturirivien välinen etäisyyden muutos on tavallisesti pieni, luokkaa 1 μηπ. Mutta noin pieni muutos merkittävä paperirainaa mitattaessa, koska se on vastaa isoa osaa paperirainan paksuudesta.
Kuviossa 3 on oletettu yksinkertaisuuden vuoksi, että anturirivit 200, 202 ovat suoria ja suorassa kulmassa toisiinsa nähden. Lisäksi on yksinkertaisuuden vuoksi oletettu, että anturirivien 200, 202 suunnat ovat samat kuin mittauskohteen 204 koordinaattien x, y suunnat. Edelleen mittauskohteen 204 kallistus on esitetty olevan anturirivien 200, 202 ja siten myös x-suunnan suhteen. Yleinen tapaus voidaan helposti ymmärtää tämän yksinkertaistetun ja siten kuitenkin selkeän esimerkin avulla. Kuviossa 3 mittauskohde 204 on siis kallistunut kulmassa α-ι anturirivin 200 suunnan suhteen. Tässä voidaan vielä olettaa, että anturirivit 200, 202 eivät ole kallistuneet toistensa suhteen. Kuviosta 3 voidaan nähdä, että ensimmäisen anturirivin 200 kunkin anturin 208 etäisyydet dai - dan mittauskohteesta 204 on erilainen kallistuskulman takia. Kuvion 3 esimerkissä ensimmäisen anturirivin 200 antureiden 210 etäisyydet mitattavaan kohteeseen 204 ovat dai - dan, missä n on ensimmäisen anturirivin 200 antureiden 208 määrä n. Vasemman puoleisen anturin etäisyys dai on suurin, ja oikean puoleisen anturin etäisyys dan on pienin. Vastaavasti toisen anturirivin 202 etäisyydet ovat väliltä dbi—dbm, missä m on anturirivin 202 anturien 210 määrä. Koska mittauskohde 204 on ainakin likimäärin tasomainen, etäisyyden muutos ensimmäisen anturirivien 200 anturien välillä riippuu lineaarisesti tai ainakin likimain lineaarisesti antureiden välisestä etäisyydestä. Näin anturirivin 200 suuntaisen kallistuskulman α-ι tangentti on lineaarista riippuvuutta kuvaavan funktion kulmakerroin. Tällöin minkä tahansa ensimmäisen anturi-rivin 200 anturin i etäisyys dai mitattavasta kohteesta on dai = damin + sin(ai)*lj, missä damin on lyhin mitattu etäisyys mitattavaan kohteeseen 204 (origo on tässä esimerkissä sijoitettu tähän pisteeseen), I, on anturin i etäisyys anturista lyhimmän etäisyyden omaavasta anturista ja sin(a-i) tarkoittaa trigonometristä sinifunktiota kulmasta α-ι. Koska kulma ai on tavallisesti melko pieni, voidaan likimääräinen laskukaava kirjoittaa muotoon dai = damin + a-A, jos kulma ilmoitetaan radiaaneina α-ι. Yleisesti mittauskohteen 204 anturirivin suuntainen kai- listus vaikuttaa kunkin anturin 208, 210 mittaamaan etäisyyteen dj, termillä sin(a)*li, missä a on kallistuskulma ja I, on anturin i etäisyys origosta (x0, yo).
Mitattava kohde 204 voi olla kallistunut myös kulmassa a2 anturirivin 202 suhteen, jolloin vastaavalla tavalla mitkään kaksi toisen anturirivin 202 anturia 210 eivät tuota samaa etäisyysmittaustulosta. Tämä kallistuskulma 0C2 voidaan määrittää vastaavalla tavalla kuin kulma α-ι. Paperikoneessa paperi-rainan kallistuskulma voi tavallisesti vaihdella välillä 0° - 20°, josta ehkä tavallisin vaihteluväli on välillä 0° - 5°.
Kuvio 4 esittää yleistä tapausta mittauskohteen 204 kallistumisesta eri anturirivien 200, 202 suhteen. Tällöin mittauskohteen 204 koordinaatisto x, y voi olla kiertynyt anturirivien 200, 202 koordinaatistoihin x’, y’ ja x”, y” nähden. Akselien x’, y” välinen kulma β ei välttämättä ole suora kulma. Yksinkertaisilla ja sinänsä tunnetuilla koordinaatistomuunnoksilla on kuitenkin mahdollista määritellä mittauskohteen 204 ja anturirivien 200, 202 mikä tahansa kallistuskulma halutussa koordinaatistossa. Anturirivi 200 voi olla kallistunut sekä akselin x että akselin y suhteen kulmissa an, a-12. Vastaavasti anturirivi 202 voi olla kallistunut sekä akselin x että akselin y suhteen kulmissa a2i, 0*22·
Kuvio 5 esittää tilannetta, jossa anturirivit 200, 202 ovat kallistuneet toisiinsa nähden kulmapoikkeamalla θζ. Anturirivien 200, 202 kallistuminen toistensa suhteen pitää ottaa huomioon mittauskohteen 204 paksuusmittauk-sessa, koska ainakin osa antureista 208, 210 on tällöin eri etäisyydellä mitattavasta kohteesta 204.
Mittauskohteen 204 kokonaiskallistuma voidaan siis määrittää mittauskohteen 204 eri puolilta tehdyillä mittauksilla, jolloin kummallekin puolelle mitattavaa kohdetta 204 ei tarvitse asentaa kaksiulotteista anturimatriisia, vaan mittaukset voidaan suorittaa yksiulotteisilla antuririveillä. Tämä yksinkertaistaa mittauslaitteistoa.
Ensimmäisen anturirivin 200 kukin anturi 208 voi siis muodostaa mittauskohteen 204 ja anturin välistä etäisyyttä edustavan datan tasomaisen mittauskohteen 204 ensimmäisen puolen pinnalta 220. Vastaavasti toisen anturirivin 202 kukin anturi 210 voi muodostaa mittauskohteen 204 ja anturin välistä etäisyyttä edustavan datan tasomaisen mittauskohteen 204 vastakkaisen puolen pinnalta 222. Signaalinkäsittely-yksikkö 206 voi määrittää mittauskohteen 204 ensimmäisen puolen 220 pinnan kallistuskulma ai ensimmäisen anturirivin 200 suunnassa ja vastakkaisen puolen pinnan kallistuskulma a2 toisen anturirivin 202 suunnassa mittauskohteen 204 kokonaiskallistuksen määrittä miseksi. Koska ensimmäisen anturirivin 200 ja toisen anturirivin 202 suunnat poikkeavat toisistaan, voidaan määrittää kaksi kallistuskulmaa, jotka ovat mihin tahansa kahteen eri kallistussuuntaan liittyvät kallistuskulmat. Usein voi olla hyödyllistä määrittää yksi kallistuskulma yhden ulottuvuuden suunnassa ja toinen kallistuskulma toisen ulottuvuuden suunnassa. Ulottuvuuksien voidaan ajatella olevan ortogonaalisia toistensa suhteen. Ulottuvuuksien suunnat voidaan sinänsä valita vapaasti. Ulottuvuudet voivat olla konesuunta ja konesuun-taan nähden poikittaissuunta, kun kyse on mittauskohteena 204 olevasta pa-perirainasta paperikoneessa.
Eräässä suoritusmuodossa signaalinkäsittely-yksiköllä 206 voi olla käytettävissään tieto ensimmäisen anturirivin 200 ja toisen anturirivin 202 välisestä etäisyydestä Z esimerkiksi mittauskohteen 204 paksuuden D määrittämiseksi. Anturirivit 200, 202 on voitu asentaa kiinteälle etäisyydelle toisistaan, jolloin niiden välinen etäisyys Z ei ole tarkoitettu muuttuvaksi. Etäisyys Z on voitu mitata ennakkoon ja tallentaa signaalinkäsittely-yksikön 206 muistiin las-kentaoperaatioita varten.
Eräässä suoritusmuodossa anturirivin 200 tukirakenne 500 ja anturi-rivin 202 tukirakenne 502 käsittävät keskinäisanturit 504, 506, 508, 510, 512 ja 514, joilla mitataan anturirivien 200, 202 välistä etäisyyttä Z ja joiden etäisyys-mittaustietojen avulla voidaan muodostaa myös tieto anturirivien 200, 202 välisestä kulmapoikkeamasta θζ. Keskinäisanturit 504, 506, 508, 510, 512 ja 514 voidaan sijoittaa tasoon, jotta anturirivien 200, 202 välinen kallistuma eri ulottuvuuksien suuntaan voidaan havaita. Keskinäisanturit 504, 506, 508, 510, 512 ja 514 voivat mitata etäisyyttä pareittain (504 <-» 506), (508 <-» 510) ja (512 <-» 514). Keskinäisanturit 504, 506, 508, 510, 512 ja 514 voivat olla magneettisia, induktiivisia, optisia tai akustisia antureita. Magneettisten anturien toiminta voi perustua magnetostriktiivisisyyteen. Induktioanturien toiminta voi perustua pyörrevirtailmiöön. Optisten anturien toiminta voi olla samankaltaista anturirivien 200, 202 anturien 208, 210. Akustinen toiminta voi perustua ultraäänitekniikkaan.
Eräässä suoritusmuodossa signaalinkäsittely-yksiköllä 206 on käytettävissään mittauskohteen 204 paksuuden määrittämiseksi ensimmäisen anturirivin 200 ja toisen anturirivin 202 suuntien risteämiskohdan tieto, jota voidaan käyttää mittauksen origona (x0, yo). Anturirivit 200, 202 voivat ristetä oman pituutensa matkalla tai ne eivät oman pituutensa matkalla välttämättä risteä, vaikka niiden suunnat risteäisivätkin. Risteämiskohdan muuttuminen tarkoittaa anturirivien 200, 202 lateraalista siirtymistä toistensa suhteen, mikä voi vaikuttaa mittauskohteen 204 yhden tai useamman ominaisuuden mittaustulokseen.
Eräässä suoritusmuodossa signaalinkäsittely-yksiköllä 204 on käytettävissään tieto ensimmäisen anturirivin 200 ja toisen anturirivin 202 välisestä kulmapoikkeamasta θζ mittauskohteen 204 paksuuden määrittämiseksi.
Eräässä suoritusmuodossa origo (xo, yo) ja kulmapoikkeama θζ voidaan määrittää esimerkiksi kuviossa 6 esitetyllä tavalla. Jos mittauskohteen 204 yhdellä puolella olevan anturirivin 202 yhdellä anturilla 600 valaistaan mit-tauskohdetta 204 fokusoidulla tai kollimoidulla optisella säteilyllä, voidaan läpikuultavassa mittauskohteessa 204 valaistun pisteen 602 paikka detektoida mittauskohteen 204 vastakkaisella puolella olevalla anturirivistöllä 200. Tällöin voimakkain intensiteetti voidaan detektoida valaistua pistettä 602 lähinnä olevassa anturissa 604. Mittauksia aloitettaessa voidaan tällä tavoin määrittää anturirivien 200, 202 kohdistus toistensa suhteen eli signaalinkäsittely-yksikkö 206 voi määrittää mittauskoordinaatiston origon (x0, yo). Jos myöhemmissä mittauksissa voimakkaimman intensiteetin detektoi jokin muu anturi kuin anturi-rivistöjen 200, 202 asennushetkellä tarkoitettu anturi, voidaan anturirivistön 200, 202 antureiden 208, 210 päätellä kallistuneen tai siirtyneen toistensa suhteen. Vertailtaessa tulosta keskinäisanturien 504-514 mittauksiin, voi signaalinkäsittely-yksikkö 206 päätellä kallistuskulman ja/tai siirtymän suuruuden ja kompensoida muutoksen vaikutuksen pois mittauskohteen 204 mittauksista
Eräässä suoritusmuodossa anturirivien 200, 202 välinen lateraalinen siirtymä voidaan mitata käyttäen sinänsä tunnettuja mittausratkaisuja.
Eräässä suoritusmuodossa kumpaankin antuririviin 200, 202 liittyvät keskinäisanturit 504, 506, 508, 510, 512 ja 514 voivat kuvion 5 yhteydessä mainitun toiminnan lisäksi tai sijaan mitata anturirivien 200, 220 välistä lateraalista siirtymää. Tämä vastaa anturirivien 200, 202 risteämiskohdan mittausta. Lateraalisiirtymän mittauksessa käytetyt keskinäisanturit voivat olla optisia. Mahdollista on myös käyttää magneettisia, induktiivisia, tai akustisia antureita.
Kumpikin anturirivistö 200, 202 voi käsittää suuren määrän antureita 208, 210, jotka voivat mitata mittauskohdetta 204 tarkasti. Antureita 208, 210 voi olla esimerkiksi tuhansia. Anturirivin 200, 202 mittausepätarkkuus voi olla esimerkiksi kymmeniä mikrometrejä. Eräässä suoritusmuodossa mittausepätarkkuus voi olla esimerkiksi noin yksi mikrometri tai alle. Tällöin signaalinkäsittely-yksikkö 206 voi määrittämään mittauskohteen 204 ensimmäisen pinnan 220 ja vastakkaisen pinnan 222 risteävänsuuntaiset profiilit millimetrien, senttimetrien tai jopa kymmenien senttimetrien matkalta yhtenä ajanhetkenä tehdyllä mittauksella. Tällä tavalla voidaan yhdistää profiilin mittaus ja paksuuden mittaus toisiinsa käyttäen yksiulotteista rividetektointia, vaikka mittauskohde 204 voi kallistella kolmiulotteisessa tilassa.
Kuvio 7 esittää esimerkkiä profiilimittauksista traversoivalla mittauslaitteella liikkuvasta paperirainasta 700, joka on mittauskohteena 204. Kun pa-periraina 700 liikkuu nopeasti, ei koko paperirainasta 700 saada jatkuvaa profiilia, mutta traversoivalla mittauksella saadaan runsaasti erillisiä kahden eri suunnan profiileja 702 koko paperirainan pituudelta ja leveydeltä. Hitaasti liikkuvasta paperirainasta 700 on mahdollista saada myös jatkuva profiili sekä pituus- että leveyssuunnassa.
Eräässä suoritusmuodossa, jota esittää kuvio 8, ensimmäisen ja toisen anturirivin 200, 202 etäisyyden mittaus mittauskohteeseen 204 voi perustua rakennevaloon. Tässä ratkaisussa mittauskohteen 204 pinnalle projisoidaan haluttu kuvio 800 anturirivistön 200, 202 antureilla 208, 210. Koska mit-tauspinnan 204 epätasaisuudet vääristävät kuviota 800, voi signaalinkäsittely-yksikkö 206 määrittää kuvion vääristymästä esimerkiksi korrelaation tai muun vertailun avulla mittauskohteen 204 syvyyssuuntaista informaatiota kuten profiilin ja/tai karheuden. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi voi signaalinkäsittely-yksikkö 206 esimerkiksi vastaanotetun kuvion 800 koosta määrittää etäisyyden anturi-rivin 200, 202 ja mittauskohteen 204 välillä.
Eräässä suoritusmuodossa, jota on kuvattu kuvoissa 9 ja 10, ensimmäisen anturirivin 200 kukin anturi 208 voi muodostaa kromaattisen poltto-pisterivin 912, jossa kukin polttopiste on eri etäisyydellä suunnassa anturista 208 mittauskohteeseen 204 ja kukin polttopiste on muodostettu eri aallonpituudesta. Kukin anturi 208 voi ottaa vastaan mittauskohteen 204 pinnalla olevasta polttopisteestä heijastunutta optista säteilyä. Aallonpituudet, jotka eivät ole polttopisteessä mittauskohteen 204 pinnalla, eivät heijastu kovin hyvin takaisin antureille 208. Signaalinkäsittely-yksikkö 206 voi määrittää mittauskohteen 204 etäisyyden polttopisteestä vastaanotetun aallonpituuden perusteella, koska etäisyys, jolle kukin aallonpituus fokusoidaan, on ennalta määrätty. Vastaavalla tavalla voi toimia myös toisen anturirivin 202 anturit 210 yhdessä signaalinkäsittely-yksikön 206 kanssa.
Tarkastellaan nyt yhtä optista anturia, joka muodostaan kromaattisen polttopisterivin kuvion 9 avulla. Tässä ratkaisussa käytetään erillisiä lähe tintä 900 ja vastaanotinta 902. Anturin lähetinosa 900 voi käsittää optisen lähteen 904 ja optisten komponenttien osan 906, jotka fokusoivat optisesta lähteestä 904 tulevan optisen säteilyn eri aallonpituudet eri etäisyyksille anturirivi-en 200, 202 välisessä tilassa. Osa aallonpituuksista voi kohdistua mittauskoh-teen 204 yläpuolelle, osa sen sisään ja osa sen alapuolelle (jos kuvitellaan, ettei mittauskohde 204 estäisi polttopisteen muodostusta). Laajakaistainen optinen säteily voidaan hajottaa erillisiksi aallonpituuksiksi esimerkiksi prisman tai hilan avulla optisten komponenttien osassa 906. Kohdistaminen puolestaan voidaan suorittaa yhden tai useamman linssin tai peilin avulla fokusoimalla eri aallonpituudet eri fokuspisteisiin 912. Anturin vastaanotinosa 902 voi käsittää detektorin 908 ja toisen optisten komponenttien osan 910. Toinen optisten komponenttien osa 910 kohdistaa vastaanotetun optisen säteilyn detektorille 908. Signaalinkäsittely-yksikkö 206 voi määrittää, mikä aallonpituus säteilee voimakkaimmin eli on fokuksessa mittauskohteen 204 pinnalla.
Kuvio 10 esittää vaihtoehtoista tapaa toteuttaa kromaattinen poltto-pisterivistö. Tässä ratkaisussa käytetään yhteistä lähetys- ja vastaanottoauk-koa 1000. Optinen säteily optisesta lähteestä 904 suunnataan säteenjakajan 1002 läpi optiselle komponentille 1004, joka fokusoi eri aallonpituudet eri etäisyydelle optisesta komponentista 1004 aukon 1000 kautta. Vastaanotto suoritetaan myös aukon 1000 kautta. Tällöin optisen komponentin 1004 läpi tullut säteily ohjataan säteenjakajan 1002 avulla detektorille 908. Vaihtoehtoisesti säteenjakaja 1002 voi olla myös aukon 1000 ja optisen komponentin 1004 välissä, jolloin vastaanotto suoritetaan aukon 1000 läpi mutta ei optisen komponentin 1004 läpi.
Kuvio 11 esittää detektoririvin 200, 208 detektoimaa intensiteettiä 1100 aallonpituuden λ ja paikan x funktiona, missä paikka x on ilmoitettu kunkin anturin 208, 210 sijainnin mukaan. Kuvio 11 esittää mittausta, jossa mittauskohde 204 on kallistunut antuririveihin 200, 202 nähden kuvion 3 mukaisesti. Maksimi-intensiteetin 1102 aallonpituus muuttuu anturin 208, 210 mukaan. Koska maksimi-intensiteetin 1102 aallonpituuden ja anturin 208, 210 ja mittauskohteen 204 etäisyys välillä on tunnettu riippuvuus, tiedetään, mikä on mittauskohteen 204 kallistuma antureiden 208, 210 suhteen. Koska myös anturien 208, 210 väliset etäisyydet on tunnettuja, voidaan määrittää mittauskohteen 204 kallistuskulma α-ι, a.2 anturirivin 200, 202 suunnassa. Tästä voidaan edelleen määrittää mittauskohteen 204 kallistuskulma mihin tahansa suuntaan.
Kuvio 12 esittää mitattuja profiileja ja niiden etäisyyksiä toisistaan samassa koordinaatistossa. Profiili 1200 on anturirivin 200 mittaama ja profiili 1206 on anturirivin 202 mittaama. Y-akseli on Z-suunnan etäisyys ja x-akseli on etäisyys anturin 200, 202 alusta loppuun vapaasti valitulla asteikolla. Vaikka profiilit ovatkin erisuuntaisia, ne voidaan esittää samassa koordinaatistossa. Kun kaikki mittausarvot profiilista ovat käytettävissä, voidaan mittauskohteen 204 paksuus määrittää keskiarvona osasta tai kaikista profiilien arvoista sen jälkeen, kun mittauskohteen kallistuminen, anturirivien välinen kallistuminen ja anturirivien välinen etäisyys on tiedossa tai mitattu. Eräässä suoritusmuodossa mitattavan kohteen 204 paksuus D määritetään kaikkien profiilin 1200 pisteiden ja anturirivin 202 pisteen 1204 välisestä paksuussuuntaisesta etäisyydestä L - (dj + d0) keskiarvona, missä i on yhden puolen anturin indeksi ja 0 on origossa oleva, toisen puolen anturin indeksi. Etäisyys L - (d, + d0) voidaan mitata suoran 1202, joka kulkee pisteen 1204 kautta, ja profiilin 1200 kunkin pisteen lyhimpänä matkana toisistaan. Etuna tällaisessa mittauksessa on se, että paksuuden keskiarvo saadaan yhdellä hetkellä tehdystä mittauksesta ilman ajallista integrointia. Tällainen mittaus parantaa myös mittauksen signaaliko-hinasuhdetta verrattuna mittaukseen, joka perustuu yksittäisten anturien mittaustulokseen.
Kuviossa 13 on esitetty paperikoneen periaatteellinen rakenne. Tässä ratkaisussa mittauskohteena 204 on paperiraina. Yksi tai useampi massa syötetään paperikoneeseen viirakaivon 1300 kautta, jota ennen tavallisesti on osamassojen sekoitussäiliö 1332 ja konesäiliö 1334. Konemassa annostellaan lyhyeen kiertoon esimerkiksi neliöpainosäädön tai lajinvaihto-ohjelman ohjaamana. Sekoitussäiliö 1332 ja konesäiliö 1334 voidaan myös korvata erillisellä sekoitusreaktorilla (ei esitetty kuviossa 13), ja konemassan annostusta ohjataan kunkin osamassan syötöllä erikseen venttiilien tai muun virtaussäätö-elimen 1330 avulla. Viirakaivossa 1300 konemassaan sekoitetaan vettä, jotta saataisiin haluttu sakeus lyhyeen kiertoon (katkoviiva formerista 1310 viira-kaivoon 1300). Näin syntyneestä massasta voidaan poistaa hiekka (pyörre-puhdistimet), ilma (ilmanpoistosäiliö) ja muu karkea materiaali (painesihti) puh-distuslaitteistoilla 1302, ja massaa pumpataan pumpulla 1304 perälaatikkoon 1306. Ennen perälaatikkoa 1306 massaan voidaan lisätä halutusti täyteainetta TA, joita ovat esimerkiksi kipsi, kaoliini, kalsiumkarbonaatti, talkki, liitu, titaani-oksidi ja piimää jne., ja/tai retentioainetta RA, jollaisia ovat epäorgaaniset, luonnolliset orgaaniset tai synteettiset vesiliukoiset orgaaniset polymeerit vent- tiilien 1336 ja 1338 kautta, joiden annostusta voidaan ohjata. Täyteaineilla voidaan pienentää paperirainan huokoisuutta, mikä johtuu esimerkiksi siitä, että hienojakoinen täyteaine pyrkii täyttämään ilmakanavat ja onkalot. Tämä on havaittavissa formaatiossa ja pintaominaisuuksissa, opasiteetissa, vaaleudessa ja painettavuudessa. Retentioaineet RA puolestaan lisäävät hienoaineksen ja täyteaineiden retentiota ja samalla nopeuttavat veden poistoa sinänsä tunnetulla tavalla. Sekä täyteaineet että retentioaineet vaikuttavat siis paperin rakenneominaisuuksiin kuten huokoisuuteen, mikä on havaittavissa optisissa ominaisuuksissa ja pinnan sileydessä sekä topografiassa.
Perälaatikosta 1306 massa syötetään perälaatikon huuliaukon 1308 kautta formeriin 1310, joka voi olla tasoviira tai kitaformeri. Formerissa 1310 mittauskohteena 204 olevasta rainasta poistuu vettä, ja lisäksi poistuu lyhyeen kiertoon tuhkaa, hienoaineita ja kuituja. Formerissa 1310 massa syötetään mittauskohteena 204 toimivaksi liikkuvaksi rainaksi viiralle, ja mittauskohteena 204 toimivaa rainaa kuivataan ja puristetaan alustavasti puristimessa 1312, mikä vaikuttaa huokoisuuteen. Mittauskohteena 204 olevaa rainaa kuivataan varsinaisesti kuivauslaitteissa 1314. Tavallisesti paperikone käsittää ainakin yhden mittalaitteen 1316-1326, joka käsittää ristikkäiset anturirivit 200, 202 eripuolilla rainaa. Mittauskohteena 204 olevan rainan poikkisuunnassa voi olla rivissä useita mittalaitekomponentteja 1316-1326 kiinteästi rainan poikkisuun-taisen paksuuden ja/tai profiilin mittaamiseksi. Järjestelmäohjain 1328 voi käsittää laskentayksikön 206, jolloin mittalaitekomponenttien 1316-1326 datat voivat mennä ensin signaalinkäsittely-yksikölle 206, jonka muodostaman paksuus- ja/tai profiilitiedon perusteella järjestelmäohjain 1328 voi ohjata paperikonetta.
Mitattaessa yhdellä tai useammalla mittalaitteella 1316-1326 rainan paksuutta ja/tai profiilia mittalaite 1316-1326 voi traversoida poikittaissuunnas-sa rainan laidalta laidalle.
Paperikoneeseen, jolla tämän hakemuksen yhteydessä tarkoitetaan paperi- tai kartonkikoneita, voi kuulua vielä esimerkiksi esikalanteri 1340, pääl-lystysosa 1342 ja/tai jälkikalanteri 1344, joiden toiminta vaikuttaa huokoisuuteen. Päällystysosaa 1342 ei välttämättä kuitenkaan ole, jolloin kalantereita-kaan 1340, 1344 ei välttämättä ole kuin yksi. Päällystysosassa 1342 paperin pinnalle voidaan levittää päällystyspastaa, joka voi sisältää esimerkiksi kipsiä, kaoliinia, talkkia tai karbonaattia, tärkkelystä ja/tai lateksia. Päällystepasta tarttuu sitä paremmin paperirainaan, mitä huokoisempaa se on. Toisaalta päällys- tetyn paperirainan karheus on pienempi kuin päällystämättömän paperirainan. Profiilin tasaisuus on oleellista päällysteaineen tasaiselle jakautumiselle.
Kalantereissa 1340, 1344, joissa päällystämätön tai päällystetty paperi- tai kartonkiraina kulkee halutulla voimalla puristavien telojen välistä, voidaan muuttaa paperin pintaominaisuuksia, paksuutta ja huokoisuutta. Kalantereissa 1340, 1344 paperirainan ominaisuuksia voidaan muuttaa rainan kostu-tuksen, lämpötilan ja telojen välisen nippikuormituksen avulla siten, että mitä suurempi puristus rainaan kohdistuu, sitä pienemmäksi paksuus ja/tai karheus tulee ja sitä ohuempaa, sileämpää ja kiiltävämpää paperista tulee. Kostutus ja lämpötilan nosto edelleen voivat vähentää karheutta ja ohentaa paperia. Tämän lisäksi on selvää, että paperikoneen toiminta sinänsä on alan ammattimiehelle tunnettua eikä sitä sen vuoksi tässä yhteydessä tämän tarkemmin esitetä. Järjestelmäohjain 1328, joka voi myös suorittaa signaalin-ja datankäsittelyä, voi mitatun paineen perusteella ohjata paperikoneen eri prosesseja siten, että valmistuvan paperin paksuus ja/tai profiili yhdessä muiden ominaisuuksien kanssa täyttää asetetut vaatimukset. Järjestelmäohjain 1328 voi myös esittää mitatun paksuuden ja/tai profiilin graafisesti ja/tai numeerisesti halutulla asteikolla ja halutun standardin mukaisesti esimerkiksi näytöllä. Järjestelmäohjain 1328 voi perustua PID- (Proportional-Integral-Derivative), MPC-(Model Predictive Control) or GPC- (General Predictive Control) ohjausperiaatteeseen. Järjestelmäohjain 1328 voi sisältää signaalinkäsittely-yksikön 206. Järjestelmäohjain 1328 ja/tai signaalinkäsittely-yksikkö 206 voi käsittää ainakin yhden prosessorin, muistia ja sopivan tietokoneohjelman. Järjestelmäohjain 1328 ja/tai signaalinkäsittely-yksikkö 206 on tilakone, jonka tila muuttuu kellosignaalin ohjaamana sekventiaalisesti tulosignaaleiden, tämän hetkisen tilan ja lähtösignaaleiden perusteella. Tulosignaalit voivat käsittää esimerkiksi käyttöliittymästä tulevat signaalit ja anturirivien 200, 202 antureilta 208, 210 tulevat datat.
Paperin mittauksessa voi olla kyse itse paperiin kohdistuvan mittauksen lisäksi tai sijaan myös päällystemäärän, sileyden, karheuden, kiillon, kiiltovaihteluiden, pintatopografian tai vastaavan mittauksesta. Pinnoitteen ja/tai päällysteen määrä nimittäin vaikuttaa myös esimerkiksi sileyteen, karheuteen, kiiltoon, kiiltovaihteluihin ja/tai pintatopografiaan. Esimerkiksi nestepak-kauksesta voidaan mitata kartongin ja/tai kartongin päällä olevan muovin ominaisuutta kuten paksuutta.
Kuvio 14 esittää menetelmän vuokaaviota. Askeleessa 1400 muodostetaan ensimmäisen optisen anturirivin 200 kullakin anturilla 208 mittaus-kohteen 204 ja anturin 208 välistä etäisyyttä edustava data yhdeltä puolelta mittauskohdetta 204. Askeleessa 1402 muodostetaan toisen optisen anturirivin 202 kullakin anturilla 210 mittauskohteen 204 ja anturin 210 välistä etäisyyttä edustava data toiselta puolelta mittauskohdetta 204, toisen anturirivin 202 suunnan poiketessa ensimmäisen anturirivin 200 suunnasta. Askeleessa 1404 lähetetään mainitut etäisyyttä edustavat datat antuririveistä 200, 202 mittaus-kohteen 204 paksuuden määrittämistä varten mainittujen datojen ja käytettävissä olevan ensimmäisen anturirivin 200 ja toisen anturirivin 202 välisen etäi-syystiedon perusteella.
Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut niihin, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (20)

1. Mittalaite tasomaisen mittauskohteen (204) ainakin yhden ominaisuuden mittaamista varten, tunnettu siitä, että mittalaite käsittää ensimmäisen optisen anturirivin (200) ja toisen optisen anturirivin (202), joiden väliin tasomainen mittauskohde (204) on sovitettu sijoitettavaksi; ensimmäisen anturirivin (200) suunta ja toisen anturirivin (202) suunta poikkeavat toisistaan mittauskohteen (204) mittaamiseksi kaksiulotteisesti; ensimmäisen anturirivin (200) kukin anturi (208) on sovitettu muodostamaan mittauskohteen (204) ja anturin (208) välistä etäisyyttä edustava data tasomaisen mittauskohteen (204) ensimmäisen puolen pinnalta; ja toisen anturirivin (202) kukin anturi (210) on sovitettu muodostamaan mittauskohteen (204) ja anturin (210) välistä etäisyyttä edustava data tasomaisen mittauskohteen (204) vastakkaisen puolen pinnalta mittauskohteen (204) ensimmäisen puolen pinnan kallistuskulman määrittämiseksi yhden ulottuvuuden suunnassa ja vastakkaisen puolen pinnan kallistuskulman määrittämiseksi toisen ulottuvuuden suunnassa mittauskohteen (204) kokonaiskallis-tuksen määrittämiseksi, ja mittauskohteen (204) paksuuden mittaamiseksi mainittujen datojen perusteella.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että mittalaite käsittää ainakin yhden optisen, magneettisen, pyörrevirtateknisen ja/tai ultraääniteknisen keskinäisanturiparin (504 - 514) optisten anturirivien (200, 202) välisen etäisyyden määrittämiseksi.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että mittalaite käsittää ainakin kaksi optista, magneettista, pyörrevirtateknistä ja/tai ultraääniteknistä keskinäisanturiparin (504 - 514) optisten anturirivien (200, 202) välisen kallistuskulman määrittämiseksi.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että ensimmäisen anturirivin (200) kukin anturi (208) on sovitettu muodostamaan polttopisterivi (912), jossa kukin polttopiste muodostuu eri aallonpituudesta ja on eri etäisyydellä suunnassa anturista (208, 210) mittauskohteeseen (204), ja ottamaan vastaan mittauskohteen (204) pinnalla olevasta polttopisteestä heijastunutta optista säteilyä; ja toisen anturirivin (202) kukin anturi (208, 210) on sovitettu muodostamaan polttopisterivi (912), jossa kukin polttopiste muodostuu eri aallonpituudesta ja on eri etäisyydellä suunnassa anturista (210) mitta-uskohteeseen (204), ja ottamaan vastaan mittauskohteen (204) pinnalla olevasta polttopisteestä heijastunutta optista säteilyä.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja toinen anturirivi on sovitettu mittaamaan anturirivien (200, 202) ja mittauskohteen (204) välinen etäisyys rakennevalolla.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että mittalaite käsittää signaalinkäsittely-yksikön (206), joka on sovitettu määrittämään mittauskohteesta (204) mainittu ainakin yksi ominaisuus ensimmäisen anturirivin (200) ja toisen anturirivin (202) anturien (208, 210) datojen avulla.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että signaalinkäsittely-yksiköllä (206) on käytettävissä ensimmäisen anturirivin (200) ja toisen anturirivin (202) välinen etäisyystieto (Z) mittauskohteen (204) paksuuden määrittämiseksi.
8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että signaalinkäsittely-yksiköllä (206) on käytettävissä ensimmäisen anturirivin (200) ja toisen anturirivin (202) suuntien risteämiskohdan (x0, yo) tieto mittaus-kohteen (204) paksuuden määrittämiseksi.
9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että signaalinkäsittely-yksiköllä (206) on käytettävissä ensimmäisen anturirivin (200) ja toisen anturirivin (202) välinen kulmapoikkeamatieto mittauskohteen (204) paksuuden määrittämiseksi.
10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että signaalinkäsittely-yksikkö (206) on sovitettu määrittämään mittauskohteen (204) ensimmäisen pinnan ja vastakkaisen pinnan risteävänsuuntaiset profiilit.
11. Patenttivaatimuksen 6 mukainen mittalaite, tunnettu siitä, että signaalinkäsittely-yksikkö (206) on sovitettu määrittämään mittauskohteen (204) etäisyys polttopisteestä vastaanotetun aallonpituuden perusteella.
12. Menetelmä tasomaisen mittauskohteen (204) ainakin yhden ominaisuuden mittaamista varten, tunnettu siitä, että muodostetaan (1400) ensimmäisen optisen anturirivin (200) kullakin anturilla (208) mittauskohteen (204) ja anturin (208) välistä etäisyyttä edustava data tasomaisen mittauskohteen (204) ensimmäisen pinnan puolelta; muodostetaan (1402) toisen optisen anturirivin (202) kullakin anturilla (210) mittauskohteen (204) ja anturin (210) välistä etäisyyttä edustava data toiselta puolelta tasomaista mittauskohdetta (24), toisen anturirivin (202) suunnan poiketessa ensimmäisen anturirivin (200) suunnasta mittauskohteen (204) mittaamiseksi kaksiulotteisesti; määritetään mittauskohteen (204) yhden puolen pinnan kallistus-kulma yhden ulottuvuuden suunnassa ja vastakkaisen puolen pinnan kallistus-kulma toisen ulottuvuuden suunnassa anturien (208, 210) datan perusteella mittauskohteen (204) kokonaiskallistuksen määrittämiseksi, ja määritetään mittauskohteen (204) paksuus mainittujen datojen perusteella.
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suoritetaan optisten anturirivien (200, 202) välisen etäisyyden määrittäminen ainakin yhdellä optisella, magneettisella, pyörrevirtateknisellä ja/tai ultraääniteknisellä keskinäisanturiparilla (504 - 514).
14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suoritetaan optisten anturirivien (200, 202) välisen kallistus-kulman määrittäminen ainakin kahdella optisella, magneettisella, pyörrevirtateknisellä ja/tai ultraääniteknisellä keskinäisanturiparilla (504-514).
15. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan ensimmäisen anturirivin (200) kullakin anturilla (208) polttopisterivi (912), jossa kukin polttopiste muodostuu eri aallonpituudesta ja on eri etäisyydellä suunnassa anturista (208, 210) mittauskohteeseen (204), ja otetaan vastaan mittauskohteen (204) pinnalla olevasta polttopisteestä heijastunutta optista säteilyä, ja määritetään signaalinkäsittely-yksiköllä (206) mittauskohteen etäisyys polttopisteestä vastaanotetun aallonpituuden perusteella; ja muodostetaan toisen anturirivin (202) kullakin anturilla (208, 210) polttopiste-rivi (912), jossa kukin polttopiste muodostuu eri aallonpituudesta ja on eri etäisyydellä suunnassa anturista (210) mittauskohteeseen (204), ja otetaan vastaan mittauskohteen (204) pinnalla olevasta polttopisteestä heijastunutta optista säteilyä; ja määritetään signaalinkäsittely-yksiköllä (206) mittauskohteen (204) etäisyys polttopisteestä vastaanotetun aallonpituuden perusteella.
16. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitataan ensimmäisen ja toisen anturirivin (200, 202) rakennevalolla anturirivien (200, 202) ja mittauskohteen (204) välinen etäisyys.
17. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että signaalinkäsittely-yksiköllä (206) on käytettävissä ensimmäisen anturi-rivin (200) ja toisen anturirivin (202) välinen etäisyystieto (Z) mittauskohteen (204) paksuuden määrittämiseksi.
18. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että signaalinkäsittely-yksiköllä (206) on käytettävissä ensimmäisen anturi-rivin (200) ja toisen anturirivin (202) suuntien risteämiskohdan tieto mittauskohteen (204) paksuuden määrittämiseksi.
19. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että signaalinkäsittely-yksiköllä (206) on käytettävissä ensimmäisen anturi-rivin (200) ja toisen anturirivin (202) välinen kulmapoikkeamatieto mittauskohteen (204) paksuuden määrittämiseksi.
20. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määritetään signaalinkäsittely-yksiköllä (206) mittauskohteen (204) ensimmäisen pinnan ja vastakkaisen pinnan risteävänsuuntaiset profiilit.
FI20116329A 2011-12-28 2011-12-28 Tasomaisen mittauskohteen mittaus FI125119B (fi)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20116329A FI125119B (fi) 2011-12-28 2011-12-28 Tasomaisen mittauskohteen mittaus
US14/368,882 US20150008346A1 (en) 2011-12-28 2012-12-21 Measurement of object to be measured
PCT/FI2012/051293 WO2013098482A1 (en) 2011-12-28 2012-12-21 Measurement of object to be measured
CA 2861690 CA2861690A1 (en) 2011-12-28 2012-12-21 Measurement of object to be measured
CN201280070883.2A CN104136884B (zh) 2011-12-28 2012-12-21 待测对象的测量
EP12861226.4A EP2805130B1 (en) 2011-12-28 2012-12-21 Measurement of object to be measured

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20116329A FI125119B (fi) 2011-12-28 2011-12-28 Tasomaisen mittauskohteen mittaus
FI20116329 2011-12-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20116329A FI20116329A (fi) 2013-06-29
FI125119B true FI125119B (fi) 2015-06-15

Family

ID=48696399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20116329A FI125119B (fi) 2011-12-28 2011-12-28 Tasomaisen mittauskohteen mittaus

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150008346A1 (fi)
EP (1) EP2805130B1 (fi)
CN (1) CN104136884B (fi)
CA (1) CA2861690A1 (fi)
FI (1) FI125119B (fi)
WO (1) WO2013098482A1 (fi)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9147405B2 (en) * 2013-12-05 2015-09-29 Seagate Technology Llc Light source alignment
JP2018503813A (ja) * 2014-12-19 2018-02-08 ユニヴァーシティー オブ ユタ リサーチ ファウンデーション 干渉計測システムと関連方法
US9470514B2 (en) * 2015-02-11 2016-10-18 Southwest Research Institute System and method for using laser scan micrometer to measure surface changes on non-concave surfaces
JP6398950B2 (ja) * 2015-11-09 2018-10-03 東芝三菱電機産業システム株式会社 板状体側面の表面疵撮影装置
JP6801573B2 (ja) * 2017-05-10 2020-12-16 日立金属株式会社 ケーブルの止水構造及びワイヤハーネス
EP3450184B1 (en) * 2017-09-01 2021-04-21 Canon Production Printing Holding B.V. Deformation detection for print media
US11524136B2 (en) * 2018-12-24 2022-12-13 Biosense Webster (Israel) Ltd. Non-invasive measurement of the pitch of a braid

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06273162A (ja) * 1993-03-18 1994-09-30 Sumitomo Metal Ind Ltd 平坦度測定装置
US5798836A (en) * 1996-11-15 1998-08-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical distance measuring apparatus and method therefor
DE10361161A1 (de) * 2003-12-22 2005-07-21 Voith Paper Patent Gmbh Messvorrichtung
US7199884B2 (en) * 2004-12-21 2007-04-03 Honeywell International Inc. Thin thickness measurement method and apparatus
CN101379366A (zh) * 2005-12-22 2009-03-04 霍尼韦尔国际公司 三角测量位置测量的光学平移
US7880156B2 (en) * 2006-12-27 2011-02-01 Honeywell International Inc. System and method for z-structure measurements using simultaneous multi-band tomography
CN101868689B (zh) * 2007-08-31 2016-11-02 Abb有限公司 幅片厚度测量设备
EP2449339A1 (de) * 2009-07-02 2012-05-09 Voith Patent GmbH Verfahren zur berührungslosen bestimmung der dicke einer materialbahn
WO2011000665A1 (de) * 2009-07-02 2011-01-06 Voith Patent Gmbh Verfahren und vorrichtung zur berührungslosen bestimmung der dicke einer materialbahn mit korrektur des ausrichtfehlers

Also Published As

Publication number Publication date
EP2805130A4 (en) 2015-04-15
CA2861690A1 (en) 2013-07-04
FI20116329A (fi) 2013-06-29
CN104136884A (zh) 2014-11-05
WO2013098482A1 (en) 2013-07-04
US20150008346A1 (en) 2015-01-08
EP2805130A1 (en) 2014-11-26
EP2805130B1 (en) 2020-05-06
CN104136884B (zh) 2017-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI125119B (fi) Tasomaisen mittauskohteen mittaus
EP2097735B1 (en) System and method for determining an internal structure of a sheet of material using simultaneous multi-band tomography
EP0769139B1 (en) Method and apparatus for measuring and controlling the surface characteristics of sheet materials such as paper
FI125811B (fi) Rainan mittaus
FI83911C (fi) Foerfarande och anordning foer maetning av ett hinnartat eller skivlikt bands tjocklek.
US6805899B2 (en) Multi-measurement/sensor coating consolidation detection method and system
EP2844954B1 (en) System and method for correcting caliper measurements of sheet products in sheet manufacturing or processing systems
EP2406616B1 (en) Apparatus and method for measuring properties of unstabilized moving sheets
CA2635864A1 (en) Optical translation of triangulation position measurement
CN102066872A (zh) 校准厚度测量装置的方法
US9266694B2 (en) Noncontact caliper measurements of sheet products using intersecting lines in sheet manufacturing or processing systems
CN102177294A (zh) 用于监视和控制向起皱烘缸涂敷性能增强材料的方法
CN106662430A (zh) 通过中红外波长扫描干涉测量的织物产品的厚度确定
FI115163B (fi) Spektrierottelevaan mittaukseen perustuva laadun- ja kunnonvalvonta
EP2862976B1 (en) Apparatus and method for closed-loop control of creped tissue paper structure
WO2016108843A1 (en) Web caliper measurement and control system
US20100199475A1 (en) System and method for utilizing a linear sensor
CN201104222Y (zh) 连铸坯鼓肚变形激光测量系统
Ridgway et al. Laser ultrasonic system for online measurement of elastic properties of paper
Pino et al. Using laser speckle to measure the roughness of paper
CN112074717B (zh) 移动幅材的弹性模量的测量
WO1996035112A1 (en) Sheet stabilizer for optical sensor
Pladellorens et al. Towards online measurement of roughness using laser speckle contrast
JPH03140810A (ja) 紙の表面形状の測定方法及び装置
Keller et al. Spatial partitioning of the structural properties of tissue and towel grades

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 125119

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

Effective date: 20150615