FI88828B - Foerfarande och anordning vid fotoelektrisk identifiering av en materialbana - Google Patents

Description

' ε2 c:

Menetelmä ja laite materiaalirainan valosähköisessä tunnistuksessa Förfarande och anordning vid fotoelektrisk identifiering av en materialbana 5

Keksinnön kohteena on menetelmä liikkuvan materiaalirainan tunnistuksessa, jossa menetelmässä materiaalirainaan kohdistetaan lähetinlaitteella valonsäde, joka aiheuttaa tunnistettavan materiaalirainan pinnasta heijastuvan valonsäteen, joka muutetaan vastaanottolaitteella sähkösignaaliksi, jonka perusteella suoritetaan materiaalirainan 10 läsnäolon, laadun, kunnon ja/tai aseman tunnistus, jossa menetelmässä säädetään valolähettimestä lähetetyn valonsäteen intensiteettiä heijastuvan valonsäteen intensiteetin perusteella.

Lisäksi keksinnön kohteena on laite materiaalirainan, etenkin paperikoneessa tai paperin 15 jälkikäsittely koneessa liikkuvan paperirainan läsnäolon valosähköinen mittauslaite, joka laite käsittää mittapään, jonka yhteydessä on valolähetin tunnistusvalonsädettä varten tai jolle tuodaan tunnistusvalonsäde kuitukaapelia pitkin, joka tunnistusvalonsäde kohdistetaan tunnistettavaan materiaalirainaan, ja jossa laitteessa on valovastaanotin tai kuituoptiikka, joista saadaan sähköinen signaali, jonka perusteella suoritetaan materiaa-20 lirainan tunnistus, ja joka laite käsittää valovastaanottimesta saadun sähköisen signaalin signaalinkäsittelyosan.

Paperikoneissa ja vastaavissa, joissa valmistetaan tai käytetään jatkuvaa materiaali rai-naa, on tarpeellista tunnistaa materiaalirainan läsnäolo tai sen reunan sijainti prosessin 25 eri vaiheissa. Näissä tarkoituksissa käytetään yleisesti valosähköisiä tunnistuslaitteita. Ennestään tunnetut tunnistuslaitteet toimivat yleensä siten, että valolähde ja -kenno asetetaan valvottavan rainan vastakkaisille puolille ja rainan katkeaminen ja/tai reunan siirtyminen aiheuttaa sen, että valokenno vastaanottaa valonsäteen, antaa impulssin edelleen ja tästä seuraa hälytys ja mahdollisesti muita toimenpiteitä.

30

Lisäksi ennestään tunnetaan erilaisia tunnistuslaitteita, jotka perustuvat valvottavasta •; · materiaalista tapahtuvaan valonheijastukseen ja siinä ilmeneviin muutoksiin. Esimerkki- 2 sec,23 nä näistä laitteista viitataan US-patenttiin 4 146 797, jossa on esitetty materiaalirainan reunan sijainnin tunnistuslaite, joka käsittää valolähteen ja valonilmaisimen. Tämän laitteen valolähde kohdistaa valospotin valvottavan rainan reuna-alueelle, jonka asemaa valvotaan ja ilmaistaan heijastuvan valon intensiteetissä tapahtuvien muutosten perusteel-5 la.

Ennestään tunnetut valosähköiset tunnistuslaitteet eivät toimi kaikissa suhteissa moitteettomasti, vaan niissä esiintyy häiriöitä ja ne vaativat jatkuvaa valvontaa, usein toistuvaa kalibrointia ja puhdistusta. Esimerkiksi paperikoneet ovat hyvin vaativa 10 käyttöympäristö suuren lämpötilan ja kosteuden sekä epäpuhtauksien vuoksi, jotka aiheuttavat häiriöitä tunnettuihin valosähköisiin tunnistimiin. Paperikoneiden nopeuksien noustessa ovat kyseiset ongelmat entisestään lisääntyneet.

Esimerkiksi paperikoneella väärä rainan katkohälytys siitä seuraavine toimenpiteineen IS aiheuttaa yleensä ainakin noin yhden tunnin pituisen seisokin, koska paperikoneen uudelleenkäynnistys vaatii useita vaiheita mm. rainan pään viennin koneen läpi. Näin ollen väärät tai puuttuvat hälytykset aiheuttavat tunnettuja laitteita käyttäen huomattavia taloudellisia tappioita ja paperikoneen käyntiasteen alenemista. Erityisen ongelmallinen on paperikoneen kuivatusosien yksiviiraviennin alueet, joissa raina on jatkuvasti 20 kuivatusviiran kannatuksessa. Tällöin tunnistuslaitteella on pystyttävä luotettavasti erottamaan raina kuivatusviirasta, eikä rainan ja viiran vastakkaisilla puolilla olevaa valonlähdettä ja valokennoa voida käyttää, vaan on turvauduttava tutkittavasta kohteesta heijastuvaan valoon. Lisäksi viiran likaantuminen ja ilmaistavan paperirainan massan värin ja kosteuden vaihtelut aiheuttavat muutoksia heijastuvan valonsäteen intensiteettiin 25 tehden tunnistuksen epävarmaksi ennestään tunnetuilla laitteilla.

Tunnettujen rainantunnistuslaitteiden toimintaa häiritsevät myös taustavalo ja sen muutokset, kuten loistelamppujen verkkotaajuudesta johtuvat värinät. Paperikoneen ympäristössä on myös huomattava määrä infrapunasäteilyä, joille useimmat valoken-30 not ovat herkkiä, mistä aiheutuu myös häiriöitä valosähköisiin tunnistuslaitteisiin.

1 Γ 0 r 9 η 3 ' Λ; 1' i 1/

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen uusi menetelmä ja laite liikkuvan materiaalirainan läsnäolon ja erityistapauksissa myös rainan reunan läsnäolon tai aseman tunnistamisessa niin, että edellä kosketellut epäkohdat saadaan pääasiallisesti vältetyksi.

5

Keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada sellainen paperikoneelle tai paperin jälkikäsittelykoneille soveltuva rainan tunnistusmenetelmä ja -laite, joka on tunnettuja laitteita varmatoimisempi niin, että vääriä hälytyksiä ei synny eikä toisaalta oikeita hälytyksiä jää pois, minkä tarkoituksena on lisätä paperikoneen käyntiastetta.

10

Lisäksi keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen kyseinen valosähköinen tunnistuslaite, jonka häiriöetäisyys eli signaali/kohinasuhde on entistä parempi.

Edellä esitettyyn liittyen keksinnön lisätarkoituksena on aikaansaada sellainen laite, joka 15 ei tarvitse toistuvaa kalibrointia ja jatkuvaa valvontaa eikä puhdistuksia lyhyin väliajoin.

Keksinnön lisätarkoituksena on aikaansaada sellainen laite, joka on älykäs ja omaa toimintaansa valvova niin, että se adaptoi ja optimoi toimintansa muuttuvan käyttöympäristönsä mukaiseksi siitä tavallaan tietoa keräten.

20

Muut keksinnön päämäärät ja tarkoitukset selviävät seuraavasta selostuksesta.

Edellä esitettyihin päämääriin pääsemiseksi keksinnön menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että heijastuvasta valonsäteestä johdetun sähköisen tunnistussignaalin 25 referenssitasoa tai -tasoja adaptoidaan käyttöympäristöä vastaavaksi tunnistuksen optimoimiseksi ja ympäristöhäiriöiden mimmoiseksi.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, että laite käsittää mikroprosessorin, jolle mainitusta signaalinkäsittelyosasta saatu analogisignaali 30 tuodaan A/D-muuntimen kautta, että mainittu mikroprosessori on kytketty ohjaamaan lähetettävän valon intensiteetin säätöyksikköä, joka ohjaa säädettävää jännitelähdet- . C O ' O o 4 ' ' o <./ L o tä ja että mainitusta jännitelähteestä annetaan valolähettimelle säädetty toimintajännite siten, että laitteen toiminta sopeutuu ympäristöolosuhteisiin ja sen häiriöt minimoituvat.

Keksinnön edullisessa sovellusmuodossa valosähköinen tunnistin lähettää jatkuvaa tai S pulssitettua valoa rainamateriaalin pintaan ja mittaa pinnasta heijastuneen valon määrää. Valopulsseja käytettäessä niiden väliaikoina tunnistin mittaa ns. pimeätason eli ympäristövalon vaikutuksen ja vähentää sen pulssin hetkellä havaitun valon määrästä. Näin saadaan eliminoitua ulkopuolisten häiriöiden haitalliset vaikutukset. Kun rainama-teriaali vaihtuu, heijastuvan valon määrä joko pienenee tai suurenee tapauksesta 10 riippuen. Keksinnön tunnistin tekee päätöksen materiaalin vaihtumisesta ohjelmallisesti ottaen huomioon muutosnopeuden yms. vaikuttavat tekijät.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteessa sovelletaan sopivimmin mikroprosessorin ohjaamaa toimintaa. Tunnistusvalona käytetään edullisesti näkyvää valoa, joka IS läpäisee paperia mahdollisimman vähän ja jonka heijastuminen rainasta ja viirasta on erilaista ja joka valon taajuus on riittävän kaukana loisteputken spektrin taajuusalueesta. Esimerkkinä sopivasta valon aallonpituudesta on λ = 670 nm.

Keksinnön mukainen tunnistin jäljestetään edullisimmin automaattisesti kalibroituvaksi 20 sopivin väliajoin mikroprosessoriin ohjelmoitujen sekvenssien perusteella.

Keksinnön mukaista tunnistusta voidaan edullisesti käyttää useissa erilaisissa käyttökohteissa. Erityisen korostuneesti keksinnön edut tulevat esille paperikoneissa ja paperin jälkikäsittelykoneissa paperirainan läsnäolon tai reunan, poikkeuksellisesti viiran tai 25 paperin asemanilmaisussa. Paperikoneessa keksinnön tyypillisiä käyttökohteita ovat paperiradan läsnäolon tarkkailu paperikoneen kuivatusviiran tai telan pinnalta, paperiradan ja/tai viiran reunan aseman tai kunnon tarkkailu useissa eri positioissa tai paperiradan läsnäolon tarkkailu paperikoneen vapaissa rainanvedoissa.

5 S 8 o 2 8

Paperikoneiden lisäksi keksinnön edullisia sovellusalueita ovat erilaiset paperin jälkikä-sittelylaitteet, kuten kalanterit, päällystyslaitteet, rullauslaitteet ja pituusleikkurit ja painokoneet.

S Keksinnön mukainen menetelmä ja laite soveltuu joissakin tapauksissa käytettäväksi myös muissa prosesseissa kuin paperikoneissa, kuten esimerkiksi erilaisia materiaalivirtoja, kuten muovikalvoja tai vastaavia valmistavissa tai käsittelevissä prosesseissa.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen 10 kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovellusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole mitenkään ahtaasti rajoitettu.

Kuvio 1 esittää keskeisenä poikkileikkauksena sellaista keksinnössä sovellettavaa mittapäätä, jonka yhteyteen on sijoitettu elektroniikkakortti.

15

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen laitteen lohkokaaviota.

Kuvio 3 esittää sellaista keksinnön mukaista mittapäätä, jolle valosignaali tuodaan kuitukaapelilla ja kuvio 3 on samalla leikkaus A-A kuviossa 4.

20

Kuvio 4 esittää leikkausta B-B kuviossa 3.

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen tunnistusjäijestelmän lohkokaaviota.

25 Kuvio 6A esittää keksinnön mukaisen tunnistusmittapään erilaisia sijoituksia paperikoneen muodostusosassa, puristinosassa ja kuivatusosan alkupäässä.

Kuvio 6B esittää kuvion 6A jatkoa ja keksinnön mukaisen mittapään sijoitusvaihtoehtoja paperikoneen kuivatusosan loppupäässä ja sen jälkeen.

30 6 P 8 u 2 o

Kuvion 1 mukaisesti mittapää 10 käsittää lieriömäisen suojakotelon 11, johon on ruuvein 12a kiinnitetty tasomainen pohjaosa 12. Kotelon 11 sisällä on elektroniikkakortti 20, johon tulee läpiviennin 14 kautta sähkökaapeli 13a. Elektroniikkakorttiin 20 on kytketty valolähetin 21 esim. LED, joka lähettää kotelon 11 aukon 16a kautta valonsä-5 teen I, nopeudella v liikkuvaan rainaan W, jonka läsnäoloa ja katkoja valvotaan. Valonsäteen I, valaiseman spotin S alueelta heijastuu mittapäähän 10 takaisin valonsäde I2, joka havaitaan kotelon 11 aukon 16b kautta elektroniikkakortin 20 valovastaanottimel-la 31, esim. valodiodilla. Kaapelin 13a kautta lähetin 21 saa ohjausjännitteensä ja kaapelilla 13a lähetetään valovastaanottimen 31 jännitesignaali tunnistusjäijestelmälle 10 30. Kuvion 2 mukaisesti lähetin 21 saa säädetyn jännitteensä U, jännitelähteestä 23 ja vastaavasti valovastaanottimen 31 heijastuneeseen säteeseen I2 verrannollinen antojännite U2 johdetaan yksiköiden 32 ja 33 kautta tunnistusjäijestelmään 30, jonka toimintoja ohjaa mikroprosessori 40. Jäijestelmän 30 tarkempi toimintarakenne-esimerkki selostetaan myöhemmin yksityiskohtaisesti lähinnä kuvioon S viitaten.

15

Kuvioissa 3 ja 4 on esitetty sellainen keksinnön sovellusmuoto, jossa mittapään 10 I kotelo-osaan 11 tuodaan valokaapelin 13b välityksellä valosignaali I, kaapeliosuutta 13bil käyttäen. Valonsäde I, keskitetään optiikan 15a ja aukon 16a kautta valvottavalle rainalle W, jonka valospotin S osasta S, heijastuu valonsäde I2, jota otetaan vastaan ' 20 aukon 16b kautta optiikalla ja johdetaan edelleen valokaapelin osuuden 13b0 kautta jäijestelmään 30, joka käsittää valolähettimen 21 ja valovastaanottimen 31. Valokaapeli 13b viedään läpiviennin 14 kautta jäijestelmään 30. Linssit 15a ja 15b on liitetty koteloon pohjalaipan 12 yhteyteen pitimellä 18. Kotelon puhtaanapitämiseksi tuodaan läpivientien 17, jotka tuovat myös kuvion 1 ja 2 mukaisen mittapään yhteydessä, 25 ylipaineista ilmaa kotelon 11 sisään, joka ilma purkautuu optiikan 15a, 15b linssien ja aukkojen 16a, 16b kautta pitäen optiikan ja aukot 16a, 16b puhtaana paperimassasta, pölystä ja muista epäpuhtauksista.

Kuvio 3 havainnollistaa keksintöä sellaisessa toimintatavassa, jossa nopeudella v 30 liikkuvan rainan W reunan WR paikkaa havaitaan. Raina W liikkuu viiran F kannatukses sa. Vastaavasti voidaan havaita vain rainan W läsnäoloa eikä lainkaan sen reunaa.

7 88G28

Voidaan myös valvoa viiran F reunan F„ sijaintia tai viiran reuna-alueen kuntoa. Rainan W reunan WR ja/tai viiran F reunan FR aseman mittaus perustuu siihen, että valospotin S eri tavalla heijastavien osuuksien S, ja S2 keskinäiset suhteet vaihtelevat ja vaikuttavat tätä kautta heijastuvan säteen I2 intensiteettiin. Spotin S osuus S2 on viiran F reunan FR 5 havainnoinnissa viiran F ulkopuolella, josta ei tapahdu heijastumista.

Kuviossa 5 on esitetty keksinnön mukaisen tunnistusjäijestelmän 30 eräs rakenne-esimerkki. Jäijestelmään 30 tulee valvottavasta rainasta W heijastuvaan valosignaaliin Ij verrannollinen jännitesignaali U2 mittapään 10 valovastaanottimesta 31. Signaali U2 10 viedään signaalinkäsittelyosaan, joka käsittää vahvistimen 32 ja ylipäästösuodattimen 33, jonka kautta tietyn rajataajuuden ylittävä signaalispektri viedään porttipiirien 34 kautta mikroprosessorin 40a kautta A/D-muuntimelle 39. Mikroprosessoriin 40 on yhdistetty jännitereferenssi 36, resetpiiri 37 sekä näyttö/näppäimet 38. Valovastaanotti-men 31 jännitesignaalista U2 yksiköissä 32 ja 33 muokatuista signaaleista otetaan 15 piireillä 34 näytteet, jotka viedään mikroprosessorin A/D-muuntimelle 39. Piirien 34 näytteenottoa ohjaa näytteenohjauspiiri 35, jota mikroprosessori 40 kontrolloi. Piirillä 35 ohjataan lisäksi yksikön 25 kytkintä 24, joka pulssittaa ohjausjännitteellään Uc mittapään elektroniikan 20 valolähettimen 21 sädettä I,. Yksikköön 25 kuuluu lisäksi säädettävä jännitelähde 23, jota ohjataan valon intensiteetin säätöpiirin 43 välityksellä 20 niin, että valolähetin 21 saa jäijestelmän ohjauksen mukaisen sopivan syöttöjännitteen U, ja sen mukaisen tunnistussäteen I, intensiteetin.

Mikroprosessoriin 40 on liitetty ulkoinen prosessoriväylä 41, johon puolestaan liittyvät otto- ja antopiirit 42. Piirin 42 kautta saadaan järjestelmästä 30 ulosmenevät signaalit 25 Cotrr, kuten hälytyssignaalit tai mittaussignaalit esim. rainan W tai viiran F reunan asemasta. Vastaavasti ulkoisesta järjestelmästä esim. paperikoneen prosessitietokoneesta . saadaan järjestelmään 30 tarpeelliset ohjaussignaalit C1N. Yksikköön 25 kuuluvat lisäksi teholähde 27 ja sarjaliitäntäpiiri 26.

30 Kuvioissa 6A ja 6B on esitetty eräitä edullisia keksinnön mukaisen mittapään 10 sijoituskohteita paperikoneessa. Kaikkia kuvioissa 6A ja 6B esitettyjä mittapäitä 10 ei „ cornr 8 c · o c ο välttämättä tarvita yhtä aikaa. Kuvion 6A mukaisesti mittapää 10 on sijoitettu positioon 1 tarkkailemaan muodostusviiran FF reunan sijaintia ja/tai kuntoa. Positioon 2 on sijoitettu mittapää 10 puristinosan keski telan KT jälkeen seuraavaan rainan W läsnäoloa johtotelalla JT1, jonka jälkeen raina W menee puristinosan erilliseen viimeiseen nippiin 5 N. Positiossa 3 mittapää 10 on viimeisen nipin N jälkeen tarkkailemassa paperirainaa W johtotelan JT2 pinnalta, minkä jälkeen raina W viedään kuivatusosaan, jonka kään-tösylinterin KS yhteydessä positiossa 4 mittapää 10 tarkkailee rainaa W. Sama toiminta on mittapään 10 positiossa 5. Kuivatusosa käsittää ylärivissä kuumennettavat kuivatus-sylinterit KS ja alarivissä kääntösylinterit TS, joiden yli kuivatusviira F on johdettu 10 serpentiinimäistä rataa niin, että raina W tulee kuivatussylintereillä KS välittömästi kuivatussylinterien KS kuumennettua pintaa vasten ja kääntösylintereillä TS ulkokaar-teen puolelle.

Kuviossa 6B, joka on jatkoa kuviolle 6A, on positiossa 6 mittapää 10 sijoitettu tarkkaile-15 maan paperirainaa W kuivatussylinterin KS pinnalta. Vastaava toiminta on positiossa 7 olevalla mittapäällä 10. Kuvion 6B kuivatusosan sylinteriryhmät ovat kaksiviiraviennillä varustettuja sylinteriryhmiä, joissa on kaksi päällekkäistä riviä kuivatussylinterejä KS sekä yläviira FY ja alaviira FA niin sovitettuna, että raina W kulkee vapaana vetona WP sylinteririvien välillä. Positiossa 8 mittapää 10 tarkkailee kuivatusosan jälkeen 20 paperirainaa vapaassa välissä W0. Kuvioissa 6A ja 6B esitettyjen positioiden lisäksi keksintöä voidaan soveltaa myös erilaisissa positioissa paperin jälkikäsittelylaitteissa.

Vaikka edellä on keksintöä selostettu nimenomaan paperikoneisiin ja sen jälkikäsittely-laitteisiin liittyen, voidaan keksintöä soveltaa myös muissa vastaavissa valvontatehtävis-25 sä, esim. erilaisten materiaalirainojen, kuten muovirainojen tai painokoneissa liikkuvien paperirainojen yhteydessä.

Valolähteenä 21 käytetään esim. superkirkkaita ledejä, jotka toimivat näkyvän valon alueella (esim. λ = 670 nm). Valoa moduloidaan prosessorin 40 ohjaamana niin, että 30 yhden mittausjakson pituus on esim. 1 ms ja valopulssin pituus on 50 ms. Käyttämällä moduloitua valoa, mittaamalla ympäristövaloa ja ohjelmallisella signaalinkäsittelyllä on Λ o Ο Γ Ο Γι 9 ( U7c eliminoitu ympäristövalon vaikutus mittaukseen. Erikoista huomiota on kiinnitetty 50 Hz - 60 Hz ja niiden monikeriojen taajuusalueille. Valotaso on säädettävissä laajalla alueella toimintamuodosta riippuen joko ulkoisella käskyllä tai automaattisesti. Edullista on pitää paperiradasta W saatavan signaalin I„ taso vakiona lähtevän valon I, intensiteet-5 tiä säätämällä. Valolähde on valittu niin, että optisen systeemin ollessa puhdas, valotehosta on käytössä esim. n. 20 %.

Signaalin esikäsittelyn tuloksena mikroprosessorin 40 käsittelyyn saadaan signaali, jonka taso on suoraan verrannollinen tutkittavan kohteen W pinnasta lähettimen 21 valopulssis-10 ta optiikalla kerättyyn valomäärään (Ij). Kun asennuksessa eliminoidaan peiliheijastu-mat, on signaalitaso verrannollinen tutkittavan pinnan heijastavuuteen eli vaaleuteen. Signaalia verrataan järjestelmään 30 asetettuihin vertailutasoihin ja vertailun tulosten perusteella tehdään päätös "rata päällä" tai "rata pois". Olosuhteiden muutosten esim. likaantumisen takia jäijestelmä on kalibroitava tietyin välein. Päätöksenteko ja 15 kalibrointi tapahtuvat eri tavoin riippuen laitteen toimintamuodosta, joita on kaksi 1. MANUAL-moodi ja 2. AUTO-moodi, jotka selostetaan seuraavassa.

1. MANUAL-moodi 20 Tässä toimintamuodossa laite kalibroidaan ulkoisella käskyllä Cm esim. ulkoisella painikkeella. Kalibrointi suoritetaan radan W ollessa päällä. Kalibroinnin aikana laite säätää vastaanottimen 31 signaalitason U2 asetusarvoonsa lähettimen 21 valotehoa muuttamalla. Lisäksi se laskee uudelleen päätöksenteon vertailutason asetetun prosent-tiarvon ja todellisen signaalitason mukaisesti.

25 MANUAL-moodissa on valittavissa myös toimintamuoto, jossa laite suorittaa edellä esitetyt kalibrointitoimenpiteet itsenäisesti asetetuin määrävälein, jos se tulkitsee radan W olevan päällä.

ίο δ 8 o 2 υ

Kalibroinnin tarkoituksena on kompensoida mittapään likaantumisesta johtuva signaalin U2 vaimeneminen ja sopeuttaa anturi muuttuneisiin mittausolosuhteisiin esim. erivärisille papereille.

5 Päätös "rata päällä/pois" suoritetaan kalibroinnin aikana lasketun vertailutason perusteella, ts. kun signaalitaso on pienempi kuin vertailutaso, kyseessä on ratakatko. Antona Cour on kaksi relelähtöä "rata päällä" ja "rata pois", jotka toimivat vuorovaiheisesti.

2. AUTO-moodi 10 Tässä toimintamuodossa ei ole erillistä kalibrointijaksoa, vaan signaalitasoa U2 pidetään vakiona koko ajan riippumatta siitä, onko rata W päällä vai ei. AUTO-moodissa käytetään kahta vertailutasoa, joista toinen sijaitsee asetetun prosenttimäärän verran signaalitason alapuolella ja toinen vastaavasti sen yläpuolella. Vertailutasot muodostetaan 15 suodattamalla hetkellistä signaalitasoarvoa. Suodatuskerroin on säädettävä. Tässä toimintamuodossa laite tunnistaa signaalitason nopeita muutoksia, mutta ei ilmoita "rata päällä/pois" absoluuttista tilaa. Kun paperirata W katkeaa, signaalitaso laskee nopeasti. Tästä tilanteesta saadaan pulssimainen "rata pois" releanto. Pulssin pituuden määrää asetettu suodatuskerroin. "Rata päällä"-anto toimii vastaavasti paperiradan tullessa 20 päälle. Staattisessa tilassa "rata päällä" tai "rata pois" molemmat releannot ovat tilassa OFF.

Toimintamuoto valitaan elektroniikkamodulilla olevalla minijumpperilla. Muita asetuksia, esim. referenssitasoa, varten elektroniikkamodulilla on näyttö 38 ja painikkeet. Asetusar-25 vot tallettuvat sähkökatkosuojattuun muistiin (EEPROM). Laitteen virittämiseen ei tarvita mittalaitteita. Mm. signaalitaso ja valon intensiteettiarvo ovat nähtävissä näytöstä 38 samoin kuin vikahälytyksen syykoodi.

Seuraavassa esityksessä olevat dimensiottomat luvut ovat esimerkkejä ja näitä voidaan 30 muuttaa määrätyissä rajoissa. Asetusarvot ovat 0-99 lukuunottamatta signaalitason

11 R 8 G 2 O

ohjearvoa 0-255. Referenssitasot on annettu prosentteina, muut arvot joko kertoimina tai suoraan mittaussignaalin osaa vastaavana lukuarvona.

Kun laite on mekaanisesti asennettu, voidaan käyttöönotto aloittaa. Laitteelle annetaan 5 signaalitason ohjearvo esim. alueelta 0-255, joka vastaa jännitteenä 0-5 V. Normaalin tilanteen ollessa signaalitaso asetetaan n. 100. Annetaan toleranssitasot signaalitasolle, ± 5. Annetaan referenssitaso prosentteina esim. 30 %. Annetaan suodatuskertoimet ja signaalin alahälytysraja, esim. 06.

10 Kalibrointi suoritetaan seuraavasti. Kun valvottava raina W on mittauspisteen S kohdalla, annetaan laitteistolle ulkoinen kalibrointikäsky. Laite pyrkii säätämään lähetinledien 21 jännitettä siten, että vastaanotin saa valoa asetetun signaalitason verran toleranssit huomioituna eli 95-105. Tämän jälkeen laite laskee referenssitason annetun prosenttiar-von mukaiseksi, eli kun mittausarvo on 100, referenssitaso on 30 % sadasta = 70. Jos 15 tutkittava raina W heijastaa vähemmän valoa kuin taustamateriaali, käytetään referens-sitasoa 2 vastaavalla tavalla kuin referenssitasoa 1.

Mittaus ja päätöksenteko suoritetaan seuraavasti. Kun mittaus on päällä ja signaalitaso on asettunut kalibroinnin jälkeen esim. lOO.ksi, laitteen sisäinen kello alkaa laskea. Kun 20 rata W on ollut päällä esim. 2 h, laite suorittaa kalibroinnin automaattisesti, jos signaali on pudonnut hitaasti alle 95:n tai noussut hitaasti yli 105:n (100-5 tai 100+5). Jos signaali on 95-105:n välissä, ei kalibrointia suoriteta. Kalibroinnin jälkeen laite laskee uudet referenssitasot. Kun signaali putoaa alle referenssitason ja on alapuolella toiminta-viiveen ajan, toteutetaan päätöksenteko, jolla todetaan, ettei tunnistettavaa rainaa W 25 enää ole. Mittaussignaalia voidaan vakavoittaa asettamalla mittaukseen suodatuskerrointa kertoimella 1. Suodatus tapahtuu esim. 20 ms: n portain. Jos mittaussignaali laskee alle signaalin alahälytysrajan (06), elektroniikka antaa vikahälytyksen ja tuona aikana laite ilmoittaa jatkuvasti, että tunnistettava materiaali W on valospotin S kohdalla. Tällä on estetty väärien hälytysten läpimeno. Signaalin putoamisella voi olla seuraavia syitä; 30 valokuidut poikki, vastaanotin epäkunnossa, valospotin S eteen tullut likaa tai roskaa, jolloin valonsäteet eivät heijastu vastaanottimeen 31.

12 PCC2C

Kun laite on ollut kauan käytössä, voivat valokaapelin 13b kuidut vanhentua, jolloin niiden valonkuljetuskyky laskee tai kuitujen päät voivat likaantua, jolloin lähetinledien 21 jännitettä U, on nostettava. Kun jännitettä U, ei voida enää nostaa, annetaan 5 hälytys, joka ilmoittaa valonsäädön olevan maksimissaan. Laite toimii normaalisti tästä huolimatta. Kun signaalitaso laskee esim. 100 -+ 80 niin vastaavasti referenssitaso putoaa 70 - 56.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen 10 ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.

Claims (11)

13 P o C o '· Patentti vaati mukset

1. Menetelmä liikkuvan (v) materiaalirainan (W;F;FF) tunnistuksessa, jossa menetelmässä materiaalirainaan kohdistetaan lähetinlaitteella (21) valonsäde (Ij), joka aiheuttaa 5 tunnistettavan materiaalirainan (W;F;FF) pinnasta heijastuvan valonsäteen (I2), joka muutetaan vastaanottolaitteella (31) sähkösignaaliksi (U2), jonka perusteella suoritetaan materiaalirainan (W;F;FF) läsnäolon, laadun, kunnon ja/tai aseman tunnistus, jossa menetelmässä säädetään valolähettimestä (21) lähetetyn valonsäteen (Ij) intensiteettiä heijastuvan valonsäteen (I2) intensiteetin perusteella, tunnettu siitä, että heijastuit) vasta valonsäteestä (I2) johdetun sähköisen tunnistussignaalin referenssi tasoa tai -tasoja adaptoidaan käyttöympäristöä vastaavaksi tunnistuksen optimoimiseksi ja ympäristöhäiriöiden mimmoiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valonlähetin-15 tä (21) ohjataan siten, että se lähettää pulssitettua valoa (Ij), että valopulssien väliaikoina havaitaan valovastaanottimella (31) ympäristön valoa ja että ohjelmallisella signaalin käsittelyllä eliminoidaan ympäristövalon vaikutus mittaukseen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetel-20 mässä käytetään mikroprosessorin (40) ohjaamaa ohjelmallista mittaussignaalin käsittelyä (32,33,34) ja että mikroprosessorin (40) ohjaamana valon intensiteetin sää-töyksikön (43) avulla säädetään valolähettimen (21), sopivimmin LED’in, syöttöjänni-tettäfUj).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tunnistettavasta materiaalirainasta (W;F;FF) heijastuvan valonsäteen (I2) intensiteettiä pidetään olennaisesti vakiona lähtevän valonsäteen (It) intensiteettiä säätämällä ja että valolähetin (21) ja siihen liittyvä muu järjestelmä on siten jäljestetty, että optisen systeemin ollessa puhdas ja häiriötön valolähettimen (21) kokonaisvalotehosta on 30 käytössä murto-osa, sopivimmin 10-30 %. η π ε c 2 c

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä on sovitettu mikroprosessorin (40) ohjaamana suorittamaan järjestelmän kalibrointitoimenpiteet itsenäisesti asetetuin määrävälein, kun järjestelmä tulkitsee materiaaliradan (W;F;FF) olevan päällä. 5

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valovastaanottimen (31) antaman signaalin (U2) signaalitasoa pidetään olennaisesti vakiona riippumatta siitä, onko tunnistettava materiaalirata (W;F;FF) päällä vai ei, että tässä toimintamuodossa käytetään kahta vertailutasoa, joista toinen sijaitsee tietyn 10 määräosuuden verran signaalitason (U2) alapuolella ja toinen vastaavasti sen yläpuolella, että vertailutasot muodostetaan hetkellistä paluusignaalia (U2) suodattamalla, sopivimmin ylipäästösuodattimella ja että materiaalirainan (W) katketessa paluusignaa-lin taso (U2) laskee nopeasti, jolloin annetaan, sopivimmin pulssimainen, "rata pois" tunnistussignaali (C0ut)> sopivimmin releanto.

7. Laite materiaalirainan (W;F;FF), etenkin paperikoneessa tai paperin jälkikäsittelyko-neessa liikkuvan paperirainan (W) läsnäolon valosähköinen mittauslaite, joka laite käsittää mittapään (10), jonka yhteydessä on valolähetin (21) tunnistusvalonsädettä Oi) varten tai jolle tuodaan tunnistusvalonsäde Oi) kuitukaapelia (13b) pitkin, joka 20 tunnistusvalonsäde Oi) kohdistetaan tunnistettavaan materiaalirainaan (W), ja jossa laitteessa on valovastaanotin (31) tai kuituoptiikka, joista saadaan sähköinen signaali (U2), jonka perusteella suoritetaan materiaalirainan (W;F;FF) tunnistus, ja joka laite käsittää valovastaanottimesta (31) saadun sähköisen signaalin (U^ signaalinkäsittely-osan (32,33,34,35), tunnettu siitä, että laite käsittää mikroprosessorin (40), 25 jolle mainitusta signaalinkäsittelyosasta (32,33,34,35) saatu analogisignaali tuodaan A/D-muuntimen (39) kautta, että mainittu mikroprosessori (40) on kytketty ohjaamaan lähetettävän valon intensiteetin säätöyksikköä (34), joka ohjaa säädettävää jännitelähdettä (23) ja että mainitusta jännitelähteestä (23) annetaan valolähettimelle (21) säädetty toimintajännite (Ui) siten, että laitteen toiminta sopeutuu ympäristöolosuh- 30 teisiin ja sen häiriöt minimoituvat.

15 -CC 2C

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että valovastaanottimen (31) sähkösignaalin (ly signaalinkäsittely-yksikkö käsittää suodatusyksikön, sopivim-min ylipäästösuodattimen (33), joka on yhdistetty porttipiireihin (34) tai vastaaviin, joita ohjaa näytteenotonohjausyksikkö (35), joka on mikroprosessorin (40) ohjaama ja 5 että mainittu näytteenohjausyksikkö (35) ohjaa lisäksi valolähettimen (21) ohjausjänni-tettä (Uc), jolla pulssitetaan lähetettävää valoa (Ij).

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteen mittapään (10) suojakotelon (11) sisälle on jäljestetty elektroniikkakortti (20), jonka 10 yhteydessä on sekä valolähetin (21) että valovastaanotin (31) ja että valolähetin (21) saa toimintajännitteensä (Uj) ja valovastaanottimen (31) antojännite (U2) johdetaan sähkökaapelin (13a) välityksellä elektroniikkayksikölle (30).

10. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteen 15 mittapää (10) käsittää suojakotelon (11), jossa on lähtevän valonsäteen optiikka (15a), johon tuleva valonsäde tuodaan kuitukaapelilla (13bl) ja että mainitun suojakotelon (11) sisälle on jäljestetty tunnistettavasta materiaalirainasta (W;F;FF) heijastuvan valonsäteen (I2) vastaanotto-optiikka, josta valonsäde (I2) johdetaan kuitukaapelia (13b2) pitkin laitteen elektroniikkayksikölle (30), jonka yhteydessä ovat valovastaanotin (31) ja 20 valolähetin (21).

11. Jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite käsittää mittapään (10), jonka yhteydessä on aukot (16a, 16b) lähtevää ja tulevaa valonsädettä (I^I^ ja että mainittu kotelo on yhdistetty pursotusilman tuontilaitteisiin 25 (17), joilla mittapään (10) kotelon (11) aukkoja ja mahdollista optiikkaa pidetään puhtaana. 16 i?SC2C