FI72616C - Saett och anordning foer maetning av kvalitet och volym hos fibertraestockar. - Google Patents

Description

1 7261 6

Tapa ja laite kuitupuutukin laadun ja tilavuuden mittaamiseksi

Esillä oleva keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaiseen tapaan ja laitteeseen, jolla paperiteollisuuden kuitupuutukit voidaan mitata ja arvioida suoraan millä tahansa olemassa olevalla nauhakuljettimella,jolla tukkimateriaalia siirretään paikasta toiseen. Yleisin tällainen on kuorimon ja hiomon välinen nauhakuljetin. Järjestelmän osat ovat tukki-virtaan kohdistettu viivakamera, kuvainformaatiota käsittelevä prosessorisysteemi ja mekaaninen erotuslaite, joka erottaa tukkivirrasta sopimattomat puut eli ne, joilla on väärät dimensiot tai ne, joiden laatu on huono.

Tänä päivänä ei löydy markkinoilta laitetta, joka sopisi kuitu-puutukkien laadunvalvontaan suoraan kuorimon ja hiomon väliselle siirtokuljettimelle ja jota näin ollen voitaisiin käyttää myös jo olemassa olevissa laitoksissa ilman laitosten olennaisia muutoksia. Paperitehtaissa tukit tarkastetaan joko kuorimon jälkeen ihmissilmällä ja keksin kanssa otetaan vialliset tukit pois tai tukkien tarkastuksen suorittaa hiomon käyttöhenkilökunta, jolloin tarkastus on vaillinaista ja liian pitkät tukit aiheuttavat usein kalliita tuotantokatkoksia, liian lyhyet tukit aiheuttavat hiomakoneiden vajaakäyttöä ja huonolaatuiset tukit (tummat tai vajaakuoritut) aiheuttavat hierteen laadun huononemista.

Tukinmittaukseen on kehitetty aiemmin laitteita, mutta niiden soveltamisessa on paljon erityisehtoja. Esimerkkinä mainittakoon sahateollisuudessa paljon käytössä oleva tukkimittari-tyyppi, joka laskee tukkien tilavuuksia ja paksuuksia optimaalisen sahauksen määrittämistä varten. Tälle tukkimittarityypil-le tukit on esitettävä jonossa yksi kerrallaan ja siten, että niiden päät eivät kosketa toisiaan. Tällaisen tukkimittarin soveltaminen kuitupuun mittaamiseen ei ole mahdollista sen 2 72616 pienen kapasiteetin takia: normaali kuitupuukuljettimen kapasiteetti on luokkaa 5 tukkia/s ja sahatukkimittarin kapasiteetti luokkaa 0,5-1 tukkia/s. Anturit sinänsä sahatukkimittareissa ovat samantyyppisiä puolijohdekameroita, laserskannereita jne., mikä on yleisesti tunnettua tekniikkaa myöskin monessa muussa mittaussovellutuksessa.

Tämän päivän tekniikalla paperitehtaat eivät myöskään saa tietoa hiomoon menevän tukkimateriaalin kiintokuutiomääristä. Tämä on suuri puute hiomalaitosten ohjauksessa ja optimaalisen hionta-tuloksen aikaansaamisessa. Näin ollen hiomalaitoksen hyötysuhteesta ei saada tarkkoja tietoja.

Keksinnön mukaisella järjestelmällä voidaan ratkaista edellä mainitut vielä tämän päivän tekniikalla ratkaisemattomat ongelmat eli suorittaa seuraavat keksinnölle tunnusomaiset operaatiot ja mittaukset nauhakuljettimella satunnaisessa järjestyksessä olevalle tukkivirralle: - mitata tukkien dimensiot (pituus ja halkaisija) noin 1 mm:n tarkkuudella, - määrittää tukin tilavuus, - määrittää tukin laatu, - kerätä tilastollista tietoa tukkivirrasta, - erottaa tukkivirrasta tukit, joiden dimensiot tai laatu ei täytä vaatimuksia.

Keksinnön mukaiselle tavalle on tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa 1 kun taas vastaavasti laitteen tunnusmerkit selviävät vaatimuksesta 3.

Seuraavassa käydään tarkemmin läpi laitetta ja sen ominaisuuksia. Selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista järjestelmää yleisesti, ja kuvio 2 esittää järjestelmän elektroniikkaa yksityiskohtaisemmin.

3 72616

Piirustuksissa esiintyvät seuraavat järjestelmän osat:

Kuvio 1: 1. Anturina toimiva kamera, joka voi olla tunnettua tyyppiä oleva TV-kamera tai puolijohdekamera.

2. Prosessointiyksikkö, joka sisältää useampia hierarkisesti järjestettyjä prosessoreita kamerainformaation tulkitsemiseksi.

3. Käyttöpaneeli, jolta operaattori voi ohjata laitteen toimintaa ja jolle prosessorisysteemi tulostaa mitatun prosessin tilaa koskevat tiedot.

4. Erotteluyksikkö, joka suorittaa tukkien fyysisen erottelemisen prosessointiyksiköltä tulevien komentojen mukaan. Tämä erottelulaite voi olla aina kuhunkin asennukseen sopivin mahdollinen. Erottelulaitteet ovat sinänsä tunnettuja ja niitä on useampia tyyppejä;esim. kaavarityyppi, joka vetää halutut tukit sivulle kuljettimelta; kääntyvä kuljetin, joka kääntymällä ohjaa halutut tukit toiselle kuljettimelle jne.

5. Syöttökuljetin, jota pitkin tukit saapuvat mittaus- ja lajit-telulaitteelle. Tällä kuljettimella tapahtuu tukkien mittaus.

6. Hyvän laadun kuljetin, jolla tukit kuljetetaan hiomoon.

7. Huonon laadun kuljetin, jolta tukit yleensä syötetään haketettavaksi.

8. Valaistus, jona toimivat hehkulamput.

9. Takometri kuljetinhihnan tarkkaa nopeuden määrittämistä varten.

Kuvio 2: 1. Kuviota 1 vastaava anturi, joka lähettää kuvainformaation joko analogisena tai digitaalisena signaalina.

2. Kuviota 1 vastaava yksikkö, johon kuuluvat: 21. Reuna/keskiarvo-analysaattori, joka suorittaa kameralta tulevan informaation esikäsittelyn.

22. Käsittelyprosessorit, jotka kukin sisältävät mikroprosessorin ja suorittavat kuvainformaation varsinaisen prosessoinnin ja tukkimateriaalin luokittelun.

23. Pääprosessori, jolle käsittelyprosessorit lähettävät tukkien 4 72616 mittaus- ja laatutulokset ja joka ohjaa tukkien erottelulai-tetta.

24. Liityntä erotuslaitteelle.

25. Liityntä prosessinohjaustietokoneelle.

3. Kuviota 1 vastaava käyttöpaneeli.

Keksinnön mukainen järjestelmä toimii seuraavasti:

Anturina toimiva juovakamera 1 (kuvio 1) pyyhkii tukkikuljetin-hihnaa 5 kohtisuorasti tämän kulkusuuntaa vastaan muodostaen videosignaalin. Videosignaali lähetetään joko analogisessa tai digitaalisessa muodossa edelleen reuna/keskiarvo-analysaatto-rille 21 (kuvio 2). Kuljetinhihnan valaistus 8 on järjestetty loivasti molemmilta sivuilta, jotta vierekkäin kiinni toisissaan olevat tukit voidaan erottaa helpommin prosessointivaiheessa.

Reuna/keskiarvo-analysaattori 21 määrittää jokaiselta juovalta kuvakentässä esiintyvien tukkien reunojen koordinaatit ja myös kunkin tukin valkoisuuden keskiarvon tukin laadun ja kuorinta-asteen määrittämiseksi. Reuna/keskiarvo-analysaattori lähettää edellä mainitut tiedot digitaalimuodossa käsittelypro-sessorien 22 ja pääprosessorin 23 muodostamaan moniprosessori-järjestelmään. Tällaisen moniprosessorisysteemin rakenne sinänsä on tunnettua tekniikkaa.

Käsittelyprosessorit 22 suorittavat varsinaisen kuvainformaa-tion käsittelyn nimensä mukaisesti. Keksinnön kohteena olevassa järjestelmässä käytetään yhdistettyä aika- ja kohdejakoa siten, että yksi prosessori kerää kuvainformaatiota kunnes kul-jettimella esiintyy seuraava tyhjä paikka tai kunnes yhdelle prosessorille 22 määrätty aika täyttyy.

Aika- ja kohdetyönjaon syyt ovat seuraavat:

Kohdejako on luonnollinen jako, jolloin prosessori vaihtuu kohteen vaihtuessa ja edellinen prosessori vapautuu käsittelemään mittaamaansa kohdetta. Jos nyt kuljettimella ei kuitenkaan 5 7261 6 esiinny tyhjää kohtaa sopivasti, on vaara, että prosessorin tiedonkeruumuisti täyttyy. Tällaisessa tapauksessa on tiedonkeräys pakollisesti katkaistava ja siirrettävä keräys seuraa-valle prosessorille. Tällöin pakollisesti 'katkaistut' kohteet yhdistetään myöhemmin pääprosessorin toimesta.

Vaihdon jälkeen edellinen prosessori vapautuu käsittelemään keräämänsä tiedot ja seuraava ottaa kuvainformaation keräystehtä-vän. Prosessorin 22 luovutettua tiedot pääprosessorille 23 se on vapaa ottamaan jälleen uuden keräystehtävän. Yhdistetyllä kohde-/aikajaolla vältytään turhilta tukkien jakamisilta eri prosessoreille.

Käsittelyprosessorit 22 laskevat tukkien dimensiot reuna/keski-arvo-analysaattorilta saaduista koordinaateista. Kuljettimen pituussuuntaisten koordinaattien määräämiseen käytetään apuna kuljettimeen 5 kytkettyä takometriä 9. Tukin tilavuus lasketaan likiarvona esim. olettaen tukin poikkileikkaus ympyräksi. Tämä aiheuttaa yksittäisten tukkien kohdalla pientä epätarkkuutta, mutta suuren otannan ollessa kyseessä epätarkkuus lähenee nollaa. Tukkien kartiomaisuus luonnollisesti tulee tilavuuden laskemisessa otetuksi huomioon, koska mittausresoluutio on 1 mm:n luokkaa sekä pituus- että leveyssuuntaan. Tukkien laatu määritetään reuna/keskiarvo-analysaattorilta saaduista keski-arvotiedoista. Lopulliseen tukin hylkäämispäätökseen vaikuttavat sekä dimensiot että laatu.

Käsittelyprosessoreihin kehitetyn ohjelmiston erikoisuutena on, että se pystyy tunnistamaan myös osittain päällekkäin tai ris-tikkäin olevat tukit. Tämä on toteutettu ohjelmoiduilla suo-dattimilla, jotka eivät salli muiden kuin suorakaiteen muotoisten kappaleiden esiintymisen, tietyllä toleranssilla luonnollisesti .

Pääprosessori 23 saa käsittelyprosessoreilta 22 tukkien dimen-siotiedot, tilavuustiedot ja luokkatiedot (hyväksyttävä/hylättävä). Näiden perusteella pääprosessori ohjaa mekaanista erotuslaitetta, 6 72616 laskee tiettyjä tilastollisia suureita tukkivirrasta (koko-naiskiintokuutiomäärä, tilavuusjakauma jne.) ja tulostaa näitä käyttöpaneelin 3 kirjoittimelle ja laitoksen prosessinsäätö-tietokoneelle. Pääprosessori 23 hoitaa myös järjestelmän ja käyttäjän välisen kommunikoinnin käyttöpaneelin kautta.

Yksinkertaisuuden vuoksi on kuviossa 1 oletettu, että mikäli kyseisellä yhden prosessorin välillä esiintyy edes yksi hylättävä tukki, niin koko välin puumäärä ohjataan sivulle. Tämä on luonnollisesti helpompaa kuin esim. vain toisen tukin poistaminen, jos on kaksi tukkia rinnakkain tai päällekkäin.

Claims (4)

7 72616

1. Tapa mitata kuitupuutukkien dimensiot, tilavuus ja laatu tukkikuljettimelta kuljetinta (5) poikittain pyyhkäisevällä optisella anturilla (1), joka muuntaa kohteesta heijastuneen valon intensiteetin sähköiseksi signaaliksi eli videosignaaliksi, tunnettu siitä, että tukit kuljetetaan etukäteen järjestämättä anturin (1) ohi, anturin antama signaali katkaistaan aina kun luonnollinen väli esiintyy kuljettimella (5) olevien tukkien välillä kuljettimen pituussuunnassa tai viimeistään aina määräajan kuluttua jollei luonnollista väliä tule, että näin saatu pätkitty signaali johdetaan edelleen peräkkäisjärjestyksessä eri laskentayksiköille (22), jotka sinänsä tunnetulla tavalla rekursiivisesti käsittelevät ko. signaalipätkiä, jolloin kunkin signaalipätkän sisältämä informaatio tulkitaan sinänsä tunnetulla hahmon- tai värintulkintamenetelmällä mittaustuloksen ilmaisemista varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että mitataan kuitupuutukin tilavuus suoraan kuori-mon ja hiomon väliseltä kuljettimelta.

3. Laite kuitupuutukkien dimensioiden, tilavuuden tai laadun mittaamiseksi tukkikuljettimelta, joka laite käsittää kuljetinta (5) poikittain pyyhkäisevän optisen anturin (1), joka on sovitettu muuntamaan kohteesta heijastuneen valon intensiteetti sähköiseksi signaaliksi eli videosignaaliksi, tunnettu siitä, että anturi on sovitettu pyyhkäisemään rataa, jossa tukit kulkevat järjestämättä, että on sovitettu laskentayksikköjä (22), jotka vastaanottavat anturista (1) tulevan signaalin pätkiä eri aikoina sekä käsittelevät signaalipätkiä edelleen rekursiivisesti, jolloin pääprosessori (23) on sovitettu katkaisemaan signaali aina kun esiintyy kuljettimella olevien tukkien välillä luonnollinen väli kuljettimen pituussuunnassa, tai viimeistään aina määräajan kuluttua jollei luonnollista 8 72616 väliä tule, sekä edelleen saattamaan mainitut signaalipätkät laskentayksikköjen (22) käsiteltäväksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että anturin (1) ja laskentayksikköjen (22) väliin on sovitettu signaalia digitaalimuotoon muuttava analysaattori (21) .