FI93491C - Rakopyörän suuntauslaite ja arkkimateriaalin rakenteen kuvaamismenetelmä ja -laite - Google Patents

Rakopyörän suuntauslaite ja arkkimateriaalin rakenteen kuvaamismenetelmä ja -laite Download PDF

Info

Publication number
FI93491C
FI93491C FI881179A FI881179A FI93491C FI 93491 C FI93491 C FI 93491C FI 881179 A FI881179 A FI 881179A FI 881179 A FI881179 A FI 881179A FI 93491 C FI93491 C FI 93491C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
wheel
light
light beam
sheet
electromagnet
Prior art date
Application number
FI881179A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI881179A0 (fi
FI93491B (fi
FI881179A (fi
Inventor
Jorma Juhani Orkosalo
Original Assignee
Measurex Corp
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 Measurex Corp filed Critical Measurex Corp
Publication of FI881179A0 publication Critical patent/FI881179A0/fi
Publication of FI881179A publication Critical patent/FI881179A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI93491B publication Critical patent/FI93491B/fi
Publication of FI93491C publication Critical patent/FI93491C/fi

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G9/00Methods of, or apparatus for, the determination of weight, not provided for in groups G01G1/00 - G01G7/00
    • G01G9/005Methods of, or apparatus for, the determination of weight, not provided for in groups G01G1/00 - G01G7/00 using radiations, e.g. radioactive
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G17/00Apparatus for or methods of weighing material of special form or property
    • G01G17/02Apparatus for or methods of weighing material of special form or property for weighing material of filamentary or sheet form
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/86Investigating moving sheets
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/34Paper
    • G01N33/346Paper sheets
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/02Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light
    • G02B26/04Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light by periodically varying the intensity of light, e.g. using choppers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/20Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle
    • G01J1/34Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using separate light paths used alternately or sequentially, e.g. flicker
    • G01J1/36Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using separate light paths used alternately or sequentially, e.g. flicker using electric radiation detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/86Investigating moving sheets
    • G01N2021/8663Paper, e.g. gloss, moisture content
    • G01N2021/8672Paper formation parameter

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

93491
Rakopyörän suuntauslaite ja arkkiraateriaalin rakenteen ku-vaamismenetelmä ja -laite Tämä keksintö käsittelee laitetta ja menetelmää paperiarkin laadun kuvaamiseksi ja yksityiskohtaisemmin laitetta paperiarkin rakenteen tuntoelimen kalibroimiseksi.
Paperi valmistetaan kuitumassasta. Nämä kuidut on tavallisesti valmistettu pääasiassa puusta ja lumpuista erotetusta selluloosasta. Näiden kuitujen paperiarkille jakautumisen tasaisuudella on suurin merkitys arkin optisille, mekaanisille ja painettavuus ominaisuuksille. Sen takia, yksi paperinvalmistajien päätavoitteista on kehittää paperinvalmistusprosessia ja säätää prosessin parametrejä niin, että viimeistellyssä arkkimateriaalissa saavutetaan mahdollisimman tasainen neliöpaino tai näiden kuitujen jakautuminen. Paperinvalmistusalalla termi neliöpaino viittaa paperin muodostavien kuitujen painoon arkin pinnan yk-sikköalaa kohti. Kun kuidut ovat jakautuneet tasaisesti ja paperilla on tasainen neliöpaino, on paperiarkilla suurin lujuus ja se näyttää ja tuntuu sileältä ja kykenee vastaanottamaan tarkasti määritellyt painetut viivat. Sitävastoin neliöpainon paikalliset vaihtelut tuottavat arkin, jolla on huono lujuus. Tämä sen takia, koska jännitys on keskittynyt alueille, joilla arkissa on vähemmän kuituja niin, että arkin nämä alueet repeävät ensin. Lisäksi arkit, joilla on epätasainen neliöpaino, saattavat näyttää ja tuntua karkeilta ja ne tahraavat painoviivat.
Paperiarkin laadun kuvaamiseksi, paperin valmistajat viit-taavat arkin rakenteeseen. Rakenteelle ei ilmeisesti ole standardimäärittelyä. Kuitenkin tässä tarkoitettu rakenne määritellään tavalla, jolla paperiarkin muodostavat kuidut jakautuvat, järjestyvät ja sekoittuvat arkin sisällä.
93491
Kaikissa paperiarkeissa ovat arkin muodostavat kuidut ainakin jossakin määrin jakautuneet epätasaisesti keräyty-miksi, joita kutsutaan höytäleiksi. Kuitenkin paperiarkeilla, joilla on yleensä tasaisesti jakautuneet ja yh-teenkietoutuneet kuidut, sanotaan olevan hyvä rakenne. Päinvastoin kun arkin muodostavat kuidut ovat jakautuneet liian epätasaisesti höytäleiksi, on paperiarkki enemmänkin rakeinen kuin tasainen ja sillä sanotaan olevan huono rakenne .
Paperiarkkien rakenteen eri ominaispiirteitten mittaamiseksi on olemassa erilaisia laitteita. Yhdessä sellaisessa laitteesssa, jota kutsutaan neliöpainon mittaajaksi (tai mikrodensitometriksi), lähetetään valonsäde arkin läpi kun arkki kulkee kohtisuorasti valonsäteen läpi. Säteen voimakkuus mitataan valonhavaitsijalla sen jälkeen kun säde on lähetetty paperiarkin läpi. Tämä valonilmaisin on sijoitettu arkin vastakkaiselle puolelle valonlähteeseen nähden. Valonhavaitsija tuottaa lähetetyn säteen voimakkuutta osoittavan sähköisen signaalin. Kun arkin sen osan, jonka läpi valonsäde kulkee, neliöpaino kasvaa, pienenee arkin läpi lähetetyn säteen voimakkuus. Siis valonhavait-sijasta saatava sähköinen signaali osoittaa arkin neliö-painoa.
Kuten aikaisemmin mainittiin, jokaisen paperiarkin muodostavat kuidut pyrkivät kasautumaan yhteen höytäleiksi. Missä tahansa arkissa näillä höytäleillä on eri kokoja. Siis paperin liikkuessa kohtisuorasti valonsäteen läpi, moduloidaan valonhavaitsijan tuottamaa sähköistä signaalia useilla taajuuksilla vastaten höytäleitten koon jakautumista ja myöskin nopeutta, jolla paperiarkki liikkuu valonsäteen läpi. Arkin nopeuden kasvaessa kasvaa taajuus, jolla höytäleet moduloivat sähköistä neliöpainon signaalia. Samalla tavoin pienemmät höytäleet moduloivat signaalia korkeammilla taajuuksilla kuin suuremmat höytäleet. Näiden modulaatioiden amplitudi vastaa paikallisia vaihteluita neliöpainossa tai mikä on sama asia, paikallisia vaihteluita höytäleitä muodostavien kuitujen jakautumises- 93491 sa.
Eräässä menetelmässä rakennetta määrittävä laite näyttää neliöpainon tuntoelimen tuottaman sähköisen signaalin keskimääräistä huippuarvon vaihtelua. Keskimääräisen sähköisen signaalin huippuarvon sanotaan osoittavan arkin neliöpainon vaihtelujen suuruutta. Kuitenkin seuraavassa selostettavien syiden takia tämä menetelmä voi antaa väärän kuvan arkin rakenteesta.
Monissa tapauksissa paperinvalmistaja haluaa valmistaa arkin, jossa kuitujen jakautuminen on mahdollisimman tasainen eli sillä on hyvä rakenne. Tämän saavuttamiseksi paperinvalmistaja haluaa tietää ei vain neliöpainon vaihteluiden suuruutta vaan myös höytäleitten koon jakauman. Paperin valmistaja haluaa myös tietää arkin lujuuden niistä osista, joissa neliöpaino on alhaisin. Kuitenkin edellä kuvattu menetelmä, joka tuottaa ainoastaan keskimääräisen neliöpainon signaalin huippuarvon, ei anna tietoa höytäleitten koosta, jotka luovat nämä muutokset neliöpainon signaalin tai arkin heikoimpien kohtien lujuuteen. Siis tämä menetelmä epäonnistuu arkin rakenteen täydellisessä kuvaamisessa.
Toisessa menetelmässä arkin rakenteen kuvaamiseksi valmistetaan Beta-röntgenkuva paperiarkkinäytteestä. Silloin röntgenkuvassa valo on kulkenut läpi tai heijastunut. Muutokset tämän valon kapean säteen voimakkuudessa muutetaan sähköiseksi signaaliksi kun radiografi siirtyy tasaisella nopeudella säteeseen nähden kohtisuorasti. Tämän sähköisen signaalin modulaatioiden amplitudista tuotetaan graafinen kuva aallonpituudet sisältävän signaalin funktiona. Tätä kuvaa kutsutaan aallonpituuden tehospektriksi. Kuvio 1 esittää yhtä sellaista kuvaa eri paperin asteista, joilla on hyvä, keskinkertainen ja huono rakenne. Tätä menetelmää ovat esitelleet yksityiskohtaisesti Norman ja Wahren useissa julkaisuissa, mukaan lukien heidän symposium julkaisunsa "Mass Distribution and Sheet Properties of Paper" eli "Paperin massan jakautuminen ja arkin ominaisuudet".
93491
Joihinkin kaupallisiin paperinvalmistusolosuhteisiin Normanin ja Wahrenin menetelmä voi olla sopimaton. Kuten kuviossa 1 esitetään alle noin yhden millimetrin aallonpituuksilla, on hyvärakenteisen ja huonorakenteisen arkin aallonpituuden tehospektrissä vähän eroavuutta. Kuitenkin aallonpituuksilla yli noin yhden millimetrin 32 millimetriin esiintyy merkittäviä eroavuuksia. Siis Normanin ja Wahrenin menetelmä tuottaa enemmän tietoa kuin paperin valmistaja tarvitsee arkin rakenteen määrittämiseksi. Toinen tämän menetelmän mahdollinen haittapuoli on, että se tuottaa niin paljon tietoa, että sen tulkitseminen voi olla vaikeaa ei-asiantuntijalle. Monissa kaupallisissa val-mistusolosuhteissa paperin valmistaja saattaa pitää parempana sellaista laitetta ja menetelmää, joka antaa hänelle vain muutamia numeroita, jotka yhdessä kuvaavat arkin rakennetta täydellisesti, kuin koko spektrikuvaa. Lisäksi tämä menetelmä, kuten edellä kuvattu menetelmäkin neliöpainon signaalin keskimääräisten huippuarvojen mittaamiseksi, epäonnistuu tuottaessaan paperin valmistajalle tietoa arkin heikoimpien kohtien lujuudesta. Siis, jos jopa molempia menetelmiä käytettäisiin samanaikaisesti, ei paperin valmistaja saa kaikkia tietoja arkin rakenteen kuvaamiseksi täydellisesti.
Käsiteltävä keksintö suuntautuu menetelmään ja laitteeseen, joka tuottaa sarjan sähköisiä ulostulosignaaleja, jotka osoittavat seuraavia arkin rakenteen parametrejä: 1 arkin neliöpainon vaihteluiden suuruutta, joka aiheutuu ennaltamäärätyn kokoisista höytäleistä; 2 arkin heikoimman kohdan tai kohtien lujuutta ja 3 arkin muodostavien höytä-leitten kokoa. Nämä ulostulosignaalit voidaan muuntaa numeerisiksi arvoiksi ja näyttää paperitehtaan koneenkäyttäjälle. Koneenkäyttäjä voi sitten käyttää näitä numeerisia arvoja tarkkailIäkseen valmistettavan arkin rakennetta ja säätääkseen paperinvalmistusprosessin parametrejä siten, että paperiarkille saataisiin toivotut ominaisuudet, vaihtoehtoisesti nämä sähköiset ulostulosignaalit voidaan syöttää tietokoneeseen tai muuhun laitteeseen, joka sitten 5 93491 käyttäisi näitä ulostulosignaaleja automaattisesti säätämään paperin valmistusprosessia siten, että paperille saataisiin toivotut ominaisuudet.
Keksinnön mukaiselle rakopyörän suuntauslaitteelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön mukaiselle höytäleen koon tuntoelimelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 4. Muissa patenttivaatimuksissa on esitetty keksinnön mukaisen suuntauslaitteen ja tuntoelimen lisäpiirteitä.
Käsiteltävän keksinnön laite sisältää neliöpainon tuntoelimen, joka mittaa paperiarkin neliöpainon paikalliset vaihtelut tarkasti. Tuntoelin sisältää valonsäteen lähteen, joka on sijoitettu arkin yhdelle puolelle ja "vastaanottimen", joka on sijoitettu arkin toiselle puolelle, vastapäätä valonsäteen lähdettä. Vastaanotin sisältää vaionjohtimen, kuten esimerkiksi ohuen safiirisauvan. Sauvan yksi pää rajoittuu arkkia vasten, arkin vastakkaiselle puolelle valonlähteeseen nähden. Arkin kulkiessa tuntoelimen läpi valonsäteeseen nähden kohtisuorasti pidetään arkkia sauvan päätä vasten siten, että ainoastaan valo, joka kulkee arkin läpi voi mennä sauvan sisään. Tämä sauva ohjaa ainakin osan valonsäteestä valon havaitsevaan laitteeseen, kuten esimerkiksi valodiodiin. Valodiodi tuottaa sitten sähköisen ulostulon, joka on verrannollinen valonsäteen voimakkuuteen kun säde on lähetetty arkin läpi.
Paperiarkin kulkiessa neliöpainon tuntoelimen läpi, neliöpainon paikalliset vaihtelut arkissa luovat vaihteluita arkin läpi lähetetyn valonsäteen voimakkuudessa. Valon havaitseva laite tuntoelimen vastaanotinosassa tuottaa sähköisen signaalin, joka on verrannollinen lähetetyn valonsäteen voimakkuuteen ja sen takia arkin sen osan neliöpainoon, jonka läpi havaitun valon osa kulkee. Koska paperi koostuu erikokoisista höytäleistä, moduloidaan tuntoelimestä tuleva sähköinen signaali tietyllä määrällä taajuuksia paperiarkin kulkiessa tuntoelimen valonlähteen ja vastaanotinpuoliskojen välissä. Nämä taajuudet ovat riippuvaisia sekä nopeudesta, jolla paperi kulkee tuntoelimen läpi, että arkin muodostavien erilaisten höytä-leitten koosta. Kuitenkin käsiteltävän keksinnön signaalin käsitte-lypiirit huomioivat muutokset nopeudessa, jolla paperi kulkee tuntoelimen läpi. Siis rakennetta kuvaavat ulostulosignaalit ovat riippumattomia paperin nopeudesta.
6 93491 Käsiteltävän keksinnön signaalinkäsittelypiiristöllä on useita sähköisiä kanavia. Kukin kanava käsittelee neliö-painon tuntoelimeltä tulevia neliöpainon signaaleja vastaten eri ennaltamäärättyä höytäleen minimikokoa ja tätä minimiä suurempia höytäleen kokoja. Tämä on toteutettu sijoittamalla alipäästösuodin kunkin kanavan sisääntulopää-hän. Neliöpainon tuntoelimeltä tuleva signaali syötetään kuhunkin näistä alipäästösuotimista. Kuitenkin, kunkin seuraavan kanavan aiipäästösuotimellä on alhaisempi raja-taajuus kuin edeltävän kanavan alipäästösuotimella. Lisäksi kunkin näiden aiipäästösuotimen rajataajuus on muutettavissa ja sitä ohjataan siten, että se on verrannollinen nopeuteen, jolla paperi kulkee tuntoelimen läpi. Siis kunkin kanavan aiipäästösuotimen rajataajuus vastaa tietyn ennaltamäärätyn minimin kokoista höytälettä ja jatkuu vastaten tämän ennaltamäärätyn minimin kokoista höytälettä jopa silloin kun nopeutta, jolla paperi kulkee tuntoelimen läpi, muutetaan.
Kunkin aiipäästösuotimen ulostulo ohjataan erilliseen vaihtovirta/tasavirta muuntopiiriin, joka muuttaa yhdistetystä alipäästösuotimesta tulevan suodatetun signaalin ta-savirtaulostuloksi, joka on verrannollinen alipäästösuotimesta tulevan signaalin "RMS” (tästä eteenpäin tehollinen) arvoon. Kunkin vaihtovirta/tasavirtamuuttajan ulostulo osoittaa siten neliöpainon vaihtelujen suuruutta arkissa, joka muodostuu tietyn minimin kokoisista höytäleistä (eli höytäleet moduloivat neliöpainon signaalia taajuudella, joka on juuri rajataajuuden alapuolella) ja kaikista tuota minimikokoa suuremmista höytäleistä.
Lisäksi signaali ensimmäisen kanavan alipäästösuotimesta (ensimmäisen kanavan alipäästösuotimella on korkein raja-taajuus) voidaan ohjata huipun tunnistavaan piiriin. Tämä piiri voidaan valmistaa osoittamaan neliöpainon signaalin maksimivoimakkuutta ennaltamäärätyn pituisesta paperista, joka kulkee neliöpainon tuntoelimen läpi tai osoittamaan useiden signaalihuippujen keskiarvoa. Voimakkaampi läpäissyt valonsäde vastaa alempaa neliöpainoa. Sen takia kun 7 93491 huipun tunnistaja valmistetaan osoittamaan neliöpainon signaalin maksimivoimakkuutta, kuvaa huipun tunnistavan piirin ulostulon suuruus arkin heikoimman kohdan lujuutta. Vaihtoehtoisesti kun huipun tunnistava piiri valmistetaan osoittamaan useiden signaalien huippujen keskiarvoa, kuvaa tämän piirin ulostulo silloin arkin useiden heikkojen kohtien lujuuden keskiarvoa.
Tämän lisäksi signaali ensimmäisen kanavan alipäästösuoti-mesta voidaan ohjata höytäleen koon mittaavaan piiriin. Höytäleen koon mittaava piiri sisältää vertailijapiirin, joka vertaa tämän alipäästösuotimen ulostulon signaalin arvoa arkin keskimääräistä neliöpainoa osoittavaan arvoon. Ulostulo vertailijapiiristä osoittaa suhteen, jolla ensimmäisen kanavan alipäästösuotimesta tuleva signaali saa aikaan arkin keskimääräiseen neliöpainoon verrannollisen arvon. Jos signaali ensimmäisen kanavan alipäästösuotimesta ylittää vain suhteellisen harvoin linjan , joka on verrannollinen keskimääräiseen neliöpainoon, on arkki silloin valmistettu suhteellisen suurikokoisista höytäleistä. Vaihtoehtoisesti, jos neliöpainon signaali ylittää usein keskimääräisen neliöpainon linjan, on arkki silloin valmistettu suhteellisen pienistä höytäleistä. Siis, koska nopeus, jolla paperiarkki kulkee neliöpainon tuntoelimen läpi, on tunnettu, voi höytäleen koon mittaava piiri laskea arkin muodostavien höytäleitten koon arkin nopeudesta ja vertailijapiirin ulostulosta.
Kukin edellä kuvatuista parametreistä — neliöpainon vaihtelujen suuruus, arkin heikoimman kohdan tai kohtien lujuus ja höytäleen koko — on suhteessa paperiarkin rakenteen tasaisuuteen tai sen muodostavien kuitujen jakautumiseen. Koska, kuten aiemmin mainittiin, paperiarkin rakenteella on suuri merkitys sen optisille, mekaanisille ja painettavuusominaisuuksille, voi paperinvalmistaja käyttää käsiteltävän kekseliään laitteen kolmen tyyppisiä sähköisiä ulostulosignaaleja apunaan saavuttaakseen kuitujen tasaisen jakautumisen ja siten hyvin muodostuneen paperiarkin.
_- r- 8 93491
Kuvio 1 esittää aallonpituuden tehospektriä paperin useille eri asteille.
Kuvio 2 esittää käsiteltävän keksinnön neliöpainon tuntoelimen yhtä suoritusmuotoa.
Kuvio 3 on kuva ylhäältä katsottuna yhden suoritusmuodon rakopyörästä käsiteltävän keksinnön laitteen kalibroimi-seksi.
Kuvio 4 esittää käsiteltävän keksinnön piiristön yhden suoritusmuodon lohkokaaviota, jota käytetään käsittelemään kuvion 2 neliöpainon tuntoelimestä tulevia signaaleja.
Kuvio 5 esittää rakopyörän toista suoritusmuotoa, jossa on mekanismi valonsäteen kulkureitin ohjaamiseksi pois rako-pyörästä.
Kuvio 2 esittää käsiteltävän keksinnön neliöpainon tuntoelimen 10, tällä hetkellä parempana pidettyä, suoritusmuotoa. Tätä tuntoelintä 10 voidaan tarkastella kaksi puoliskoa sisältävänä, "lähdepuoli" 12 ja "vastaanotinpuoli" 14. Lähdepuoli 12, joka on sijoitettu paperiarkin 16 yhdelle puolelle, ohjaa valonsäteen arkin 16 läpi, jonka rakenne on määritettävä. Vastaanotinpuoli 14 on sijoitettu arkin 16 vastakkaiselle puolelle ja tuottaa sähköisen signaalin, joka on verrannollinen arkin 16 läpi lähetetyn valon voimakkuuteen. Lähdepuoli 12 sisältää valonlähteen 18, kuten esimerkiksi suuritehoisen hehkulampun 20 ja heijastimen 22, jolla ohjataan valonsäde lampusta 20 arkkiin 16 päin. Valon kulkiessa arkkiin 16 päin, se kulkee hajoitti-men 24 läpi, joka satunnaistaa fotonien suunnan säteen kulkiessa sen läpi. Hajoittavan valonlähteen käyttö on tärkeää. Jos käytettäisiin ei-hajoittavaa valonlähdettä, tuntoelimen 10 vastaanotinpuoli 14 mittaisi lähetetyn säteen voimakkuuden vaihteluita, jotka aiheutuvat arkin pinnan heijastuksen muutoksista valon tullessa yhdestä erityisestä suunnasta, mieluummin kuin lähetetyn valon voi- 9 93491 makkuuden muutoksia, jotka aiheutuvat arkin 16 neliöpäinon paikallisista vaihteluista.
Tuntoelimen 10 vastaanotinpuoli 14 sisältää safiirisen va-losauvan 26, joka on halkaisijaltaan 1 mm, hajoitetun valonsäteen pienen pisteen ohjaamiseksi, joka on lähetetty-arkin 16 läpi linssisysteemiin 28 päin. Tämä linssisystee-mi 28 tarkentaa valosauvasta 26 tulevan valon valolle herkkään piivalodiodiin 30. Valodiodi 30 tuottaa sähköisen ulostulosignaalin, joka on verrannollinen lähetetyn valon pisteen voimakkuuteen.
On tärkeää, että arkkia 16 pidetään tukevasti valosauvan 36 päätä vasten arkin kulkiessa tuntoelimen 10 läpi niin, että kaiken valosauvan 36 yläpäähän tulevan valon täytyy kulkea arkin 16 läpi. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi, rakenteen tuntoelimen vastaanotinpuoleen 12 on muotoiltu ulkonemat 32, joita sanotaan liukulevyiksi, valosauvan 26 vastakkaiselle puolelle. Lisäksi valosauvan 36 pää ulottuu arkkiin 16 ja se on suojattu toisella liukulevyllä 34, joka ympäröi valosauvaa 26 siten, että paperiarkki 16, kulkiessaan nuolen 38 suunnassa tuntoelimen 10 lähde- ja vas-taanotinpuoliskojen välissä, pidetään valosauvaa 36 vasten.
Paperiarkin 16 kulkiessa ja hangatessa liukulevyjen 32 , 34 ja valosauvan 36 pään välissä tahtoo paperi kuluttaa liu-kulevyjä ja valosauvan 36 päätä. Liukulevyt 32, 34 valmistetaan sen takia kulutusta kestävästä materiaalista, kuten esimerkiksi terässeoksesta, ja valosauva 26 valmistetaan safiirista tai jostakin muusta samalla tavalla läpinäkyvästä, mutta kulutusta kestävästä materiaalista.
Kuten aiemmin mainittiin, neliöpainon tuntoelin 10 tuottaa sähköisen signaalin, jonka suuruus on käänteisesti verrannollinen arkin 16 sen osan neliöpainoon, jonka läpi havaitun valonsäteen piste lähetetään. Arkki 16 muodostuu höy-täleistä niin, että lähetetyn valon voimakkuus ja sen takia tuntoelimen signaali, vaihtelee paperiarkin 16 kul- 10 93491 kiessa tuntoelimen 10 läpi. Sitten tuntoelimen signaalia vahvistetaan ja vahvistettu tuntoelimen signaali syötetään signaalin käsittelypiiristöön. Tämä piiristö on suunniteltu käsittelemään tuntoelimen signaalia tuottaakseen sähköisen ulostulon signaaleja, jotka osoittavat: 1 arkin ne-liöpainon vaihteluita, jotka aiheutuvat ennaltamäärätyn minimin kokoisista tai kokoluokan mukaisista höytäleistä; 2 arkin heikoimman kohdan tai kohtien lujuutta; ja 3 arkin muodostavien höytäleitten kokoa.
Tällä hetkellä parempana pidettävä suoritusmuoto signaalin käsittelypiiristöstä 50 esitetään lohkokaavion muodossa kuviossa 4. Tämä signaalin käsittelypiiristö 50 käsittää useita alipäästösuotimia 52-62. Kukin suodin 52-62 on liitetty tiettyyn sähköiseen "kanavaan". Kukin kanava sisältää yhden näistä alipäästösuotimista 52-62 ja tehollisen vaihtovirta/tasavirtamuuttajän 78-88. Käsiteltävän keksinnön laitteella voi olla mikä tahansa määrä kanavia (kanavat 4-5 on jätetty huomioimatta kuvion yksinkertaistamiseksi) . Kuvion 4 suoritusmuodossa laitteella on kuusi kanavaa. Kukin kuudesta alipäästösuotimesta 52-62 vastaanottaa kaksi sisääntulosignaalia. Ensimmäinen sisääntulosig-naali kuhunkiin kuuteen alipäästösuotimeen 52-62 tulee aiemmin kuvatulta neliöpainon tuntoelimeltä 10. Tämä signaali ohjataan kunkin alipäästösuotimen 52-62 ensimmäiseen sisääntuloon.
Kunkin alipäästösuotimen 52-62 rajataajuus on verrannollinen toisen sisääntulosignaalin taajuuteen. Toisen sisään-tulosignaalin taajuus ei ole sama kaikille alipäästösuoti-mille 52-62. Sen sijaan kunkin alipäästösuotimen 52-62 toisen sisääntulon taajuus on puolet sen signaalin taajuudesta, joka syötetään edeltävän kanavan alipäästösuotimen toiseen sisääntuloon. Siis ensimmäisen kanavan alipäästösuotimen rajataajuus on korkein ja kuudennen kanavan alipäästösuotimen 62 rajataajuus on matalampi kuin minkä tahansa alipäästösuotimen 52-62 rajataajuus. Toisin sanoen ensimmäisen kanavan alipäästösuotimen 52 läpi kulkee neliöpainon tuntoelimestä 10 tulevan signaalin korkein taa- li 93491 juuskomponentti, joka on verrannollinen tiettyyn höytäleen minimikokoon. Tuntoelin 10 ei voi tunnistaa neliöpainon muutoksia, jotka ovat pienempiä kuin 1 mm, koska neliö-painon tuntoelimen 10 valosauvan 26 (kuvio 2) halkaisija on 1 mm. Siis korkein alipäästösuotimeen lähetetty neliö-painon signaalin taajuus vastaa 1 mm:n höytälettä. Sen takia, käsiteltävässä suoritusmuodossa, kanavan 1 alipäästö-suotimen 52 toiseen sisääntuloon lähetetty signaalin taajuus säädetään niin, että tällä aiipäästösuotimellä on rajataajuus, joka vastaa neliöpainon vaihteluita, jotka aiheutuvat 1 mm:n höytäleistä. Kanavien 2-6 aiipäästösuoti-mien 54-62 toisiin sisääntuloihin lähetetyn signaalin taajuus säädetään niin, että näiden aiipäästösuotimien 54-62 rajataajuudet ovat vastaavasti verrannollisia höytäleiden kokoihin 2 mm, 4 mm, 8 mm, 16 mm ja 32 mm. Kunkin alipääs-tösuotimen 52-62 toisen sisääntulon taajuus on myös verrannollinen nopeuteen, jolla paperi kulkee tuntoelimen 10 läpi. Siis kunkin aiipäästösuotimen 52-62 rajataajuus jatkuu vastaten neliöpainon signaalin taajuutta, joka kuvaa edellä mainitun kokoisia höytäleitä jopa silloin, kun nopeutta, jolla paperiarkki kulkee tuntoelimen 10 läpi, muutetaan.
Käsiteltävässä parempana pidettävässä suoritusmuodossa, kuhunkin alipäästösuotimeen 52-62 tuleva sisääntulosignaa-li on peräisin ensimmäisestä nopeuden mittauksesta, jolla paperi kulkee tuntoelimen 10 läpi. Laitteet, jotka mittaa-vat paperin nopeutta, ovat hyvin tunnettuja alalla. Monet nykyaikaiset paperitehtaat ovat korkeasti automatisoituja ja sisältävät tietokoneen, joka tarkkailee ja säätää paperinvalmistusprosessin erilaisia parametrejä. Siis käsiteltävässä parempana pidetyssä suoritusmuodossa, tehtaan tietokoneesta tulevaa digitaalista signaalia, joka osoittaa paperin nopeutta, käytetään mukavasti säätämään kunkin kanavan aiipäästösuotimen 52-62 rajataajuutta. Tämä digitaalinen nopeussignaali ohjataan digitaali/analogiamuuttajaan 64, joka vastaanottaa digitaalisen nopeussignaalin ja antaa ulostulona jännitteen, joka on verrannollinen paperin nopeuteen. Tämä jännite on sitten sisääntulojännite taa- ________ - τ ΐ2 93491 juusmuuttajalle 66 ( tästä eteenpäin ’’VFC’') . VFC 66 sitten antaa ulostulona signaalin, jolla on taajuus, joka on verrannollinen digitaali/analogiamuuttajan 64 jännitteeseen ja sen takia tuntoelimen 10 läpi kulkevan paperin nopeuteen. Kukin kanava, paitsi ensimmäinen kanava, sisältää taajuusjakajan 68-76. Signaali VFC 66:sta syötetään suoraan ensimmäisen kanavan alipäästösuotimen 52 toiseen sisääntuloon ja myös toisen kanavan taajuusjakajaan 68. Toisen kanavan taajuusjakaja 68 jakaa VFC 66:lta vastaanotetun signaalin taajuuden ja saatu alempi taajuussignaali syötetään toisen kanavan alipäästösuotimen 54 toiseen sisääntuloon ja myös kolmannen kanavan taajuusjakajaan 70. Siis ensimmäisen kanavan alipäästösuotimen 52 sisääntulo on taajuudella X. Taajuus X vastaa nopeutta, jolla paperi kulkee tuntoelimen 10 läpi. Koska kahdella jakavia taajuus jakajia käytetään myös käsiteltävässä parempana pidetyssä suoritusmuodossa, on toisen kanavan alipäästösuotimen 54 sisääntulotaajuus taajuudella X/2. Toisen kanavan taajuusjakajan 68 ulostulosignaali syötetään kolmannen kanavan taajuusjakajan sisääntuloon. Kullakin seuraavalla kanavalla 4, 5 ja 6 on myös taajuusjakaja, esimerkiksi taajuusjakaja 76, jotka vastaanottavat signaalin edellisen kanavan taajuusjakajalta ja antavat ulostulona signaalin, joka on taajuudeltaan puolet vastaanotetusta signaalista. Siis kolmannen kanavan alipäästösuotimen 56 toiseen sisääntuloon syötettävän signaalin taajuus on taajuudeltaan X/4, neljännen kanavan alipäästösuotimen (ei näytetty) toiseen sisääntuloon syötettävän signaalin taajuus on X/8, jne. Tällä tavoin ensimmäisen kanavan alipäästösuotimen 52 ulostulo käsittää taajuudet, jotka vastaavat höytäleen kokoja, jotka ovat suurempia tai yhtä suuria kuin minimikoko eli 1 mm. Kussakin seuraavassa kanavassa alipäästösuotimen ulostulon läpi kulkeva korkein taajuus vastaa kasvavan suuremman minimin kokoisia höytäleen kokoja eli 2 mm, 4 mm, 8 mm, 16 mm ja 32 mm. Kunkin kanavan alipäästösuotimen 52-62 ulostuloa käsitellään sitten osoittamaan erilaisia arkin rakenteen parametrejä, jotka tunnistetaan höytäleen koolle, jotka ovat minimi höytäleen kokoisia tai sitä suurempia tietylle kanavalle.
• 93491
Arkin neliöpainon vaihtelujen suuruutta osoittavan ulostulosignaalin johtamiseksi ohjataan kunkin alipäästösuotimen 52-62 ulostulo siihen liitettyyn vaihtovirta/tasavirta-muuttajaan 78-88. Kukin vaihtovirta/tasavirtamuuttajista 78-88 tuottaa tasavirtajännitteen, joka on ekvivalentti siihen liitetyn alipäästösuotimen 52-62 vaihtovirtaulostu-losignaalin tehollisen arvon kanssa. Tasavirtajännitteen tehollinen arvo, joka on tuotettu kussakin vaihtovirta/ta-savirtamuuttajassa 78-88 on verrannollinen arkin neliöpainon vaihtelujen suuruuteen, joka aiheutuu tietyn minimin kokoisista höytäleistä. Koska kunkin alipäästösuotimen 52-62 rajataajuus kussakin seuraavassa kanavassa asetetaan seuraaviin alempiin taajuuksiin, vastaa kukin seuraa-van kanavan tehollisen tasavirtaulostulojännitteen suuruus arkin neliöpainon vaihtelun suuruutta, joka aiheutuu seu-raavien suurempien minimien kokoisista höytäleistä.
Tietyissä olosuhteissa tehtaan koneenkäyttäjä saattaa haluta tietää arkissa olevien neliöpainon vaihtelujen suuruuden, joka aiheutuu tietyn kokoluokan suuruisista höytäleistä. Käsiteltävän keksinnön laite voi tuottaa tämän tiedon yksinkertaisesti vähentämällä yhden kanavan vaihto-virta/tasavirtamuuttajan tehollisen tasavirtaulostulon toisen kanavan vaihtovirta/tasavirtamuuttajän tehollisesta tasavirtaulostulosta. Näiden ulostuloarvojen välinen erotus vastaa neliöpainon muutoksen suuruutta, joka aiheutuu kahden kanavan aiipäästösuotimien rajataajuuksien välissä olevan kokoluokan höytäleistä.
Vähennyspiiri 122 voidaan valmistaa vastaanottamaan sisääntuloihinsa 1 ja 2 ulostulon mistä tahansa kahdesta valitusta vaihtovirta/tasavirtamuuttajasta. Tämä vähennys-piiri tuottaa ulostulojännitteen, joka on verrannollinen kahden valitun vaihtovirta/tasavirtamuuttajan ulostulojen väliseen eroon. Vaihtoehtoisesti jos eri vaihtovirta/tasa-virtamuuttajien ulostulot on esitetty numeerisesti, voi paperitehtaan koneenkäyttäjä saada eron minkä tahansa kahden sellaisen ulostulon välillä vähennyslaskulla. Esimer- 93491 kiksi määrittääkseen neliöpainon vaihteluiden suuruuden, joka aiheutuu höytaleista, joiden koko on 4mm:n ja 8mm:n välillä, paperitehtaan koneenkäyttäjä yksinkertaisesti vähentää neljännen kanavan vaihtovirta/tasavirtamuuttajan ulostulon arvon kolmannen kanavan vaihtovirta/tasavirtamuuttajan ulostulon arvosta.
Monet tavalliset teholliset vaihtovirta/tasavirtamuuttajat mittavat itse asiassa sisääntulevan signaalin huippujänni-tettä ja sitten tuottavat tasavirta ulostulosignaalin, joka vastaa todellista sisääntulosignaalin tehollista arvoa vain jos sisääntulosignaali on sinimuotoinen. Kuitenkin neliöpainon signaalin aaltomuoto ei yleensä ole sinimuotoinen. Sen takia on tavallisesti tärkeää, että käsiteltävän keksinnön vaihtovirta/tasavirtamuuttajat 78-88 antavat ulostulona tasavirta jännitteen, joka vastaa todellista neliöpainon signaalin tehollista arvoa, muutoin näiden vaihtovirta/tasavirtamuuttajien 78-88 ulostulosignaali saattaa antaa epätarkan mittauksen.
Todellisten tehollisten vaihtovirta/tasavirtamuuttajien käyttö on erityisen tärkeää silloin kun yhden kanavan muuttajan ulostulo vähennetään toisen kanavan ulostulosta ja tällä tavoin määritetään tietyn kokoluokan höytäleiden aiheuttamien neliöpainon osuus muutoksesta. Eri kokoiset höytäleet voivat aiheuttaa samoja huippuarvon muutoksia neliöpainosignaalissa, jopa vaikka niiden osuus neliöpainon signaalin teholliseen arvoon on erilainen. Siis vähentämällä vaihtovirta/tasavirtamuuttajan ulostulo, joka on johdettu neliöpainon signaalista, joka sisältää taajuuksia vastaten esimerkiksi minimiltään 8 mm:n höytäleen kokoja, vastaavasta, minimiltään 4 mm:n höytäleen kokoja sisältävästä ulostulosta, pitäisi ja voisi tuottaa signaalin, joka osoittaa kokoluokaltaan 4-8 mm höytäleitten aiheuttaman neliöpainon vaihtelun osuuden, jos käytetään todellista tehollista vaihtovirta/tasavirtamuuttajaa. Kuitenkin, jos tehollinen signaali on itse asiassa johdettu signaalin huippuarvosta, ja eri kokoiset höytäleet aiheuttavat saman huippuarvon muutoksen neliöpainon signaalissa, olisi sil- • · 93491 loin ero kahden vaihtovirta/tasavirtamuuttajan ulostulojen välillä nolla. Kuitenkaan tämä ei olisi oikea osoitus ne-liöpainon vaihtelun osuudesta, joka aiheutuu 4-8 mm:n kokoisista höytäleistä. Siis tavallisen huippuarvo-vaihto-virta/tasavirtamuuttajan käyttö saattaa antaa vääriä arvoja käsiteltävän keksinnön laitteessa käytettäessä.
Toinen parametri, joka osoittaa arkin heikoimman kohdan lujuuden, saadaan aikaan syöttämällä ensimmäisen kanavan alipäästösuotimen 52 ulostulo huipun havaitsevan piirin 90 sisääntuloon. Koska, kuten edellä mainittiin, lähetetyn säteen voimakkuuden suuruus on käänteisesti verrannollinen arkin neliöpainoon, on vaihtovirta signaalin suuruus tämän alipäästösuotimen 52 ulostulossa myös käänteisesti verrannollinen arkin sen osan paikalliseen neliöpainoon, joka silloin havaitaan tuntoelimellä 10. Huipun havaitseva piiri 90 voidaan suunnitella tuottamaan vaihtovirtaulostulon, joka on verrannollinen suurimpaan jännitehuippuun, joka kulkee ensimmäisen kanavan alipäästösuotimen 52 läpi en-naltamäärätyn ajanjakson aikana tai ennaltamäärätyn pituisen arkin kulkiessa tuntoelimen 10 läpi. Tämän signaalin suuruus osoittaa arkin heikointa kohtaa. Vaihtoehtoisesti huipun havaitseva piiri 10 voidaan myös suunnitella tuottamaan ulostulon, joka on verrannollinen useiden signaali-huippujen keskiarvoon, asetetun ajan aikana tai arkin pituuden kulkiessa tuntoelimen 10 läpi. Jälkimmäisessä tapauksessa huipun havaitsevan piirin 90 ulostulo kuvaisi keskimääräistä heikkoa kohtaa arkissa.
Käsiteltävän keksinnön signaalin käsittelypiirit 50 voivat tuottaa paperinvalmistajalle vielä kolmannen ulostulosignaalin, joka osoittaa toista paperiarkin ominaisuutta —keskimääräistä höytäleen kokoa. Tämän parametrin aikaan saamiseksi ensimmäisen kanavan alipäästösuotimen 52 ulostulo syötetään höytäleen koon mittaavaan piiriin 92. Tämä piiri 92 laskee, ennaltamäärätyn ajan jakson aikana, niiden kertojen määrän, joina ulostulosignaali, ensimmäisen kanavan alipäästösuotimesta 52, saavuttaa arkin keskimääräiseen neliöpainoon verrannollisen arvon. Taajuus, jolla • « 16 93491 tämä signaali ylittää tämän keskimääräisen neliöpainon arvon, jaettuna tuntoelimen läpi kulkevan paperin nopeudella, osoittaa arkin muodostavien höytäleitten keskimääräisen koon. Höytäleen koon mittaava piiri 92 tuottaa sähköisesti tämän jaon ja antaa ulostulona keskimääräiseen höytäleen kokoon verrannollisen signaalin. Esimerkiksi jos paperiarkki liikkuu 1000 m/min ja ensimmäisen kanavan ali-päästösuotimen ulostulon saavuttama arvo, joka on verrannollinen keskimääräiseen neliöpainoon 3333 kertaa yhden sekunnin aikana, on silloin arkin keskimääräinen höytäleen koko 10 mm (1000 m/min x l min/60 s x 1 s/3333 ylitystä x 2 ylitystä/höytäle). Siis tunnistamalla paperiarkin neliö-paino pitkin linjaa tai käyrää (tästä eteenpäin käytetään yleisesti "linjaa") pitkin arkin pintaa, voi käsiteltävän keksinnön menetelmä ja laite tuottaa paperin valmistajalle ulostulosignaalin, joka osoittaa arkin muodostavien höytäleitten koon.
Paperitehtaassa paperi valmistetaan tavallisesti noin 25 jalan (n.7.62 m) levyisinä arkkeina. Koko arkin kuvaamiseksi voidaan yhtä neliöpainon muodostumisen tuntoelintä liikuttaa tai "pyyhkiä" edes takaisin arkin "poikkisuun-nassa" (eli arkin leveyden poikki) arkin liikkuessa "koneen suunnassa" (eli pituussuunnassa). Vaihtoehtoisesti useilla tuntoelimillä voidaan pyyhkiä edes takaisin poik-kisuunnassa vain osalla arkin leveyttä. Jos esimerkiksi käytetään 50 neliöpainon tuntoelintä 25 jalkaa (n. 7.62 m) leveällä arkilla, laitettaisiin silloin kukin tuntoelin pyyhkimään edes takaisin 6 tuumaa (n. 15 cm) leveää nauhaa. Tyypillisesti paperitehtaat valmistavat sellaisia arkkeja yli 1000 jalkaa minuutissa (n. 305 m/min) ja edes takainen tuntoelimen pyyhkimisnopeus käsiteltävässä keksinnössä voitaisiin asettaa 60 jalaksi minuutissa (n. 18 m/min). Siis alipäästösuotimien rajataajuus voitaisiin tehdä verrannolliseksi ainoastaan nopeuteen, jolla arkki liikkuu koneen suunnassa ilman, että ulostulolukemissa tulisi esiin olennaista virhettä. Tuntoelimen poikittaisen liikkeen aiheuttama lisäosuus nopeuteen, jolla paperi liikkuu tuntoelimen läpi, on minimaalinen ja voidaan 17 93491 yleensä jättää huomiotta.
Että neliöpainon tuntoelimen vastaanotinosa 14 toimisi kunnolla, täytyy valon tuntoelimen lähdepuoliskosta 12 olla suunnattu suoraan arkkia kohden vastaanottimeen 14 nähden. Kuitenkin neliöpainon tuntoelimen 10 kahta puoliskoa ei voi suoraan liittää yhteen, koska paperiarkki 16 kulkee näiden kahden puoliskon välistä. Useita erilaisia mekanismeja voidaan käyttää pitämään tuntoelimen kahta puoliskoa suoraan toisiaan vastaan niiden pyyhkiessä edes takaisin arkkia 16. Yksi sellainen laite esimerkiksi sisältää kaksi kiskoa (ei esitetty), yksi kummallakin puolella arkkia 16. Tuntoelimen lähdepuoli 12 kulkee yhdellä kiskolla ja tuntoelimen vastaanotinpuoli toisella kiskolla. Vaihde- tai taljasysteemi liikuttaa tuntoelimen kahta puoliskoa yhdessä ja kumpaakin vastakkain edestakaisin arkin 16 leveyden poikki. Tällä tavalla lähde- 12 ja vastaamat inpuol iskot 14 pysyvät suoraan vastakkain toisiinsa nähden ilman, että arkkia tarvitsee lävistää liitoselimellä.
Käsiteltävän keksinnön laitteen kalibrointi voidaan tehdä ilman arkkia, eli paperiarkin ei tarvitse olla kahden tuntoelimen puoliskon välissä. Alipäästösuotimien ulostulojen kalibroimiseksi sijoitetaan rakopyörä 100 (kuvio 2) tuntoelimen valon lähteen 18 ja valodiodin 30 väliin. Käsiteltävässä suoritusmuodossa sijoitetaan rakopyörä 100 va-losauvan 26 jalustaan. Kuten kuviossa 3 on esitetty, joka on kuva ylhäältä rakopyörästä 100, on pyörä 100 valmistettu ympyrämäisestä kiekosta 102 läpikuultamatonta materiaalia, jossa on useita säteensuuntaisia rakoja 104 sijoitettuna pyörän 100 ympärille. Rakopyörää 100 käytetään tunnetulla pyörimisnopeudella moottorin avulla (ei esitetty) siten, että valodiodi 30 vastaanottaa valopulsseja valon-lähteestä valon ollessa jaksottaisesti katkottu rakopyörän 100 läpikuultamattomilla osilla ja laskettu läpi raoista 104. Pulssinopeus määritetään ennaltamäärätyllä rakopyörän 100 pyörimisnopeudella ja rakojen 104 määrällä pyörässä 100. Paperin nopeussignaali voidaan sitten asettaa siten, 93491 että kaikkien kanavien alipäästösuotimet 52-62 (kuvio 4) lähettävät signaalit niihin liitettyihin tehollisiin vaih-tovirta/tasavirtamuuttajiin 78-88. Syöttämällä sitten seu-raavaksi alemmat paperin nopeudet, voidaan alipäästösuoti-mien rajataajuudet kalibroida. Esimerkiksi jos rakopyörää 100, jossa on neljä säteettäistä rakoa 104 kuten kuviossa 3, pyöritetään nopeudella 142.5 kierrosta sekunnissa, moduloi rakopyörä 100 tulevaa valoa valon havaitsijan päällä 570 Hz taajuudella. Jos paperin nopeussignaali VFC 66:sta on nopeampi kuin 1094 m/min, silloin havaitsevat kaikki kanavat signaalin. Kuitenkin paperin nopeuden laskiessa alle 1094 m/min, tuottavat ainoastaan kanavat 1-5 ulostulon. Seuraavat laskut paperin nopeuden signaalissa, aiheuttavat muiden aiipäästösuotimien katkaisun signaalin neliöpainon tuntoelimestä 10.
Kun kalibrointivaihe on kerran suoritettu, täytyy rakopyö-rän 100 pyörimisen pysähtyä ja pyörää 100 täytyy pitää kiertyneessä asennossa, jossa valonlähteestä 18 tuleva valo voi kulkea pyörässä 100 olevien rakojen 104 läpi ja osua valodiodiin 30. Jos kalibrointivaiheen päätyttyä rakopyörä loo pysähtyy sellaiseen asentoon, jossa pyörän lä-pikuultamattomat osat pyörän kehän 206 lähellä (tästä eteenpäin ''puolia") katkaisevat valon säteen, ei valodiodi 30 voi havaita sädettä ja rakennetta tutkiva laite 10 ei toimisi.
Kuvio 5 esittää käsiteltävän keksinnön suoritusmuotoa, jota käytetään pysäyttämään ja pitämään pyörivää rakopyörää 100 sellaisessa asennossa, että valonsäde voi kulkea pyörän 100 rakojen 104 läpi. Kuvion 5 rakopyörä 100 toimii olennaisesti samalla tavalla kuin kuvion 3 rakopyörä 100. Kuitenkin kuvion 5 rakopyörällä on useampia säteettäisiä rakoja 104 ja siten enemmän puolia 206, kuin kuvassa 3 esitetyllä pyörällä. Sen takia samalla pyörimisnopeudella moduloi kuvion 5 pyörä valonsädettä korkeammalla taajuudella kuin kuvion 3 pyörä. Lisänä rakopyörään 100 nähden, kuvion 5 laite käsittää sähkömagneetin 200, jonka navat 202 ovat sijoitetut pyörän 100 kehän viereen.
93491
Kun kalibrointivaihe on suoritettu, magnetoidaan sähkömagneetti. Sähkömagneetti 200 magnetoidaan johtamalla sähkövirta lankakäämiin 204, joka on kierretty magneettirungon ympärille. Pyörän 100 saamiseksi kiertyneeseen asentoon sähkömagneetilla, pitäisi pyörän 100 olla valmistettu magneettisesti aktiivisesta aineesta, kuten raudasta, jolla on suurempi magneettinen permeabiliteetti kuin ilmalla.
Sen takia kun rakopyörää 100 kierretään siten, että pyörän 100 puolat 206 sijoittuvat välittömästi magneettisten napojen 202 viereen, kuten kuviossa 5 on esitetty, voivat magnettiset voimalinjat kulkea napojen 202 välillä ja pyörän 100 läpi hyvin pienellä vastuksella. Siis magnetisoi-malla sähkömagneetti 200 kiertyy rakopyörä 100, kunnes puolat 206 sijoittuvat sähkömagneetin 200 napojen 202 viereen. Sähkömagneetin 200 navat 202 sijoitetaan siten, että magnetoitaessa kiertää sähkömagneetti 200 rakopyörää 100 sellaiseen asentoon, jossa valonsäde voi kulkea esteettö-mästi rakopyörän 100 ohi valosauvan 26 päästä, pyörässä 100 olevan raon 104 läpi valodiodiin 30.
Tällä hetkellä parempana pidetyssä suoritusmuodossa, sähkömagneetin 200 napojen 202 leveys W on lähellä pyörän reunaa sama kuin kahden säteettäisen raon 104 välinen etäisyys pyörän reunassa. Jos navat 202 ovat olennaisesti leveämmät kuin puolat 206, on kukin napa 202 aina vähintään yhden puolan 206 vieressä, riippumatta rakopyörän 100 kiertymisasennosta. Tässä tapauksessa sähkömagneetti 200 on kykenemätön kiertämään rakopyörää 100, koska magneettisten voimalinjojen vastus ei muutu pyörän 100 kiertymi-sasennon mukaan. Vaihtoehtoisesti jos navat 202 ovat kapeammat kuin puolat 206, silloin magneettisten voimalinjojen vastus ei muutu tunnetulla kulma-asennon määrällä pyörän kiertymisen mukaan, kun puolat 206 ovat napojen 202 vieressä. Tässä jälkimmäisessä tapauksessa puolat 206 vetäytyvät magneettisia napoja kohti, mutta kiertyvän pyörän 100 tarkka kulman säätyminen on mahdotonta. Tästä johtuen pyörän 100 asemoimiseksi tarkimmin pitäisi magneettina-voilla 202 olla sama leveys kuin rakopyörän puolilla 206.
____ l 93491 Näiden olosuhteiden vallitessa, sähkömagneetin 200 magne-toiminen asettaa pyörän 100 puolineen 206 tarkasti mag-neettinapojen 202 linjaan ja pyörässä olevan raon 104 linjaan valonsäteen kulkureitille valosauvan 26 ja valodiodin 30 välillä. Kuvio 2 ja kuvio 5 esittävät rakopyörää 100 niin asettuneena, että rako 104 on linjassa valosauvan 26 pään kanssa mahdollistaen valonsäteen kulun valodiodi havaitsijaan 30.
Mitä tahansa muuta laitetta, joka moduloi valon voimakkuutta, jonka valonhavaitsija tavoittaa, kuin rakopyörää 100 voidaan käyttää. Esimerkiksi äänirautaa, jonka varret värähtelevät valonsäteen eteen ja siitä pois tunnetulla taajuudella, voitaisiin käyttää rakopyörän 100 tilalla.
Erilaiset paperilaadut absorboivat tai heijastavat valikoiden joitakin valon taajuuksia. Sen takia neliöpainon tuntoelimen herkkyyden optimoimiseksi neliöpainon muutosten suhteen, voidaan valonsäteen kulkureitille sijoittaa optinen kaistanpäästösuodin. Tämä kaistanpäästösuodin 110 päästää valikoiden tiettyjä valotaajuuksia valodiodiin 30.
Arkin neliöpainon vaihteluiden mittaamiseksi luotettavasti on tärkeää, että vahvistimesta 120 (kuvio 4) tuleva vahvistettu neliöpainosignaali on käänteisesti verrannollinen arkin neliöpainoon. Sen varmistamiseksi, että alipäästö-suotimiin 52-62 syötetyn neliöpainosignaalin amplitudi vastaa lineaarisesti neliöpainon muutoksia, voidaan vahvistettu havaintosignaali mitata harmaasuotimen 130 avulla (kuvio 2) tai ilman sitä, joka on sijoitettu valonsäteen kulkutielle. Harmaasuodin 130 vaimentaa säteen voimakkuutta tietyllä suhteella. Vahvistetun neliöpainosignaalin amplitudi pitäisi mitata ensin kun nivel 132 on kääntänyt i harmaasuotimen 132 pois valonsäteen kulkureitiltä. Sitten harmaasuodin 130 käännetään nivelellä 132 säteen kulkutielle. Kun harmaasuodin 130 on säteen kulkutiellä, pitäisi vahvistettu neliöpainosignaali jälleen mitata. Epäjatkuvuudet tuntoelimen ulostulossa voidaan sitten kompensoida säätämällä vahvistinta 120 (kuvio 4) siten, että muutos 93491 vahvistetun neliöpainosignaalin amplitudissa, joka aiheutuu harmaasuotimen asettamisesta valonsäteen kulkutielle, vastaa lineaarisesti tunnettua muutosta valonsäteen intensiteetissä, mikä johtuu harmaasuotimen 130 asettamisesta valonsäteen kulkutielle.
Käsiteltävän keksinnön mukaan konstruoidussa laitteessa, kuten esimerkiksi edellä kuvatussa tällä hetkellä parempana pidetyssä suoritusmuodossa, saa paperinvalmistaja ulostulosignaalit, jotka ovat verrannollisia kolmeen tärkeään parametriin paperin valmistuksessa: 1 arkin neliöpainon vaihteluiden suuruuteen, joka aiheutuu ennaltamäärätyn minimin kokoisista tai kokoluokan höytäleistä; 2 arkin heikoimman kohdan tai kohtien lujuuteen; ja 3 arkin muodostavien höytäleiden kokoon. Tarkkailemalla näitä parametrejä, voi paperinvalmistaja säätää paperinvalmistusprosessiaan tuottamaan paperiarkin, jossa on tasaisesti jakautuneet kuidut. Sellaisella hyvin muodostuneella arkilla on suuri lujuus, hyvät optiset ja kudosominaisuudet ja hyvä paino-laatu.
Edellä on kuvattu yksi neliöpainon tuntoelimen parempana pidetty suoritusmuoto ja signaalinkäsittely piiristö. Siitä huolimatta on ymmärrettävä, että tässä kuvattuun neliö-painon tuntoelimeen tai signaalinkäsittely piiristöön voidaan tehdä erilaisia muutoksia poikkeamatta keksinnön hengestä ja piiristä. Esimerkiksi kun neliöpainon tuntoelimen valosauvan halkaisija vastaa pienintä höytäleen kokoa, jota paperinvalmistaja haluaa tutkia, silloin neliöpainon tuntoelimestä tulevan signaalin korkein taajuuskomponentti vastaa höytälettä, jonka minimikoko on sama kuin valosauvan halkaisija. Siis alipäästösuodin ensimmäisessä kanavassa ei ole välttämätön, jos halutaan tutkia signaaleja . ensimmäisestä kanavasta vastaten höytäleitä, joiden mini- « mikoko on sama kuin valosauvan halkaisija. Sen sijaan vahvistettu neliöpainon tuntoelimen signaali voidaan syöttää suoraan teholliseen ensimmäisen kanavan vaihtovirta/tasa-virtamuuttajaan. Edelleen signaalinkäsittely piiristöä voidaan muuttaa niin haluttaessa siten, että ulostulosig- ___ τ 93491 naali muun kanavan alipäästösuotimesta kuin ensimmäisen kanavan alipäästösuotimesta lähetetään huipun havaitsevaan piiriin tai höytäleen koon mittaavaan piiriin. Vaihtoehtoisesti signaalinkäsittely piiristö voi olla niin valmistettu, että sisääntulo huipun havaitsijaan ja höytäleen koon mittaavaan piiriin voidaan valita minkä tahansa halutun kanavan alipäästösuotimesta. Tätä on osoitettu kuviossa 4 valinnaisena suunnitelmana. Lisäksi muitakin arkkima-teriaaleja kuin paperia voidaan kuljettaa tuntoelimen läpi ja kuvata käsiteltävän keksinnön laitteella. Siis käsiteltävä keksintö ei rajoitu tässä kuvattuihin parempana pidettyihin suoritusmuotoihin eikä ole atrkasti rajoitettu käytettäväksi paperin kanssa.
9

Claims (6)

93491 23
1. Rakopyörän suuntauslaite, joka käsittää valonsäteen lähteen (20), valon havaitsijan (30) valonsäteen havaitsemiseksi, läpikuultamattoman kiertyvän rakopyörän (100), joka on valmistettu materiaalista, jolla on suurempi magneettinen permeabiliteetti kuin ilmalla, pyörällä ollen ainakin yksi säteittäinen rako (104), joka ulottuu pyörän kehälle (102), ja sähkömagneetin (200), ainakin yhden magneetin navan (202) ollessa sijoitettu pyörän kehän (102) viereen, tunnet -t u siitä, että pyörä (100) on sijoitettu kohtisuorasti valonsäteeseen nähden ja valonsäteen kulkureitille siten, että pyörän pyöriessä valonsäde jaksottaisesti katkaistaan läpi-kuultamattomalla pyörällä ja annetaan kulkea raon (104) läpi valonsäteen lähteestä valon havaitsijaan (30) ja mainitut sähkömagneetti (200), valonsäteen lähde (20) ja valon havaitsija (30) ovat sijoitetut toisiinsa nähden siten, että magnetoimalla sähkömagneetti (200) asettuu rako (104) valonsäteen kulkutielle siten, että säde kulkee pyörän (100) häiritsemättä valonsäteen lähteestä (20) valon havaitsijaan (30) .
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rakopyörän suuntauslaite, tunnettu siitä, että pyörässä (100) on useita säteittäisiä rakoja (104) ja sähkömagneetin napojen (202) leveys, pyörän kehän (102) pituutta pitkin, on sama kuin etäisyys pyörän kehää pitkin vierekkäisten rakojen välissä.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen rakopyörän suuntauslaite, tunnettu siitä, etä mainitun sähkömagneetin (200) pohjois- ja etelänavat (202) ovat sijoitetut rako-pyörän (100) vastakkaisille puolille.
4. Höytäleen koon tuntoelin, joka käsittää valonsäteen lähteen (20), valonsäteen voimakkuuden havaitsijan (30) valonsäteen havaitsemiseksi ja sähköisen signaalin tuottamiseksi osoittamaan havaitun säteen voimakkuutta, johtoelimet (32, 34), jotka määrittävät kanavan arkkimateriaalin (16) - I 93491 24 kulkureitin ohjaamiseksi valonsäteen lähteen (20) ja havaitsijan (30) välistä kulutusta kestävän valosauvan (26), jolla on ensimmäinen pää ja toinen pää, valosauvan ensimmäisen pään ollessa kanavan reunan tasalla vastapäätä valonsäteen lähdettä (20) valonsäteen vastaanottamiseksi valonlähteestä ja säteen ohjaamiseksi valosauvan läpi valon havaitsijaa (30) kohti, läpinäkymättömän pyörivän rakopyörän (100), joka on sijoitettu valonsäteen kulkutielle valosauvan toisen pään ja valon havaitsijan (30) väliin, mainitun rakopyörän (100) ollessa valmistettu materiaalista, jolla on suurempi magneettinen permeabiliteetti kuin ilmalla, pyörässä ollen useita säteittäisiä rakoja (104), jotka ulottuvat pyörän kehälle ja sähkömagneetin (200), ainakin yhden sähkömagneetin navan (202) ollessa sijoitettu pyörän kehän viereen, tunnettu siitä, että pyörän kiertymisakseli on erotettu valosauvan (26) toisesta päästä siten, että kun pyörä (100) pyörii, valonsäde jaksottaisesti katkaistaan läpinäkymättömällä pyörällä ja annetaan kulkea pyörässä olevien rakojen (104) läpi ja että mainittu sähkömagneetti (200) on sijoitettu valosauvan (26) toisen pään suhteen siten, että magnetoimalla sähkömagneetti asettuu pyörä (100) niin, että valosauvan (26) toisesta päästä ilmaantuva valonsäde kulkee, pyörän häiritsemättä, valon havaitsijaan (30).
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen höytäleen koon tun- * toelin, tunnettu siitä, että sähkömagneetin navan (202) leveys mitattuna pyörän kehää pitkin on sama kuin etäisyys, myös mitattuna pyörän kehää pitkin, vierekkäisten rakojen (104) välillä.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen höytäleen koon tunto-elin, tunnettu siitä, että mainitun sähkömagneetin pohjois- ja etelänavat (202) ovat sijoitetut pyörän (100) viereen pyörän vastakkaisille puolille. » 93491 25
FI881179A 1987-03-13 1988-03-11 Rakopyörän suuntauslaite ja arkkimateriaalin rakenteen kuvaamismenetelmä ja -laite FI93491C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US2551987 1987-03-13
US07/025,519 US4770538A (en) 1986-11-12 1987-03-13 Chopper wheel alignment device

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI881179A0 FI881179A0 (fi) 1988-03-11
FI881179A FI881179A (fi) 1988-09-14
FI93491B FI93491B (fi) 1994-12-30
FI93491C true FI93491C (fi) 1995-04-10

Family

ID=21826553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI881179A FI93491C (fi) 1987-03-13 1988-03-11 Rakopyörän suuntauslaite ja arkkimateriaalin rakenteen kuvaamismenetelmä ja -laite

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4770538A (fi)
EP (1) EP0282414B1 (fi)
JP (1) JPS63288292A (fi)
KR (1) KR880011586A (fi)
CA (1) CA1326523C (fi)
DE (1) DE3884426T2 (fi)
FI (1) FI93491C (fi)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5243407A (en) * 1986-11-12 1993-09-07 Measurex Corporation On-line paper sheet formation characterizing method and device
US4936141A (en) * 1987-10-06 1990-06-26 Measurex Corporation On-line paper sheet strength determination method and device
CA1326909C (en) * 1988-09-09 1994-02-08 Harriss King On-line paper sheet formation characterizing method and device
SE507524C2 (sv) * 1996-10-15 1998-06-15 Stora Kopparbergs Bergslags Ab Sätt och mätmaskin för analysering av pappersbana
US6295416B1 (en) 1999-11-30 2001-09-25 Eastman Kodak Company One time use camera uses magnetic micro-shutter as an exposure frame counter
US6313937B1 (en) 1999-11-30 2001-11-06 Eastman Kodak Company Electrically actuated magnetic micro-shutters
US6226116B1 (en) * 1999-11-30 2001-05-01 Eastman Kodak Company Magnetic micro-shutters
FI20065586L (fi) * 2006-09-22 2008-03-23 Metso Paper Inc Menetelmä ja laitteisto liikuvan rainan ominaisuuksien mittaamiseksi
JP2009058293A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Hamamatsu Metrix Kk シート状ワーク検査装置
CN103399400B (zh) * 2013-08-08 2015-06-10 上海理工大学 一种光学斩波器斩光装置及其控制方法
US9201018B2 (en) 2013-12-23 2015-12-01 Honeywell Asca Inc. Optimized spatial resolution for a spectroscopic sensor

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3135819A (en) * 1961-02-02 1964-06-02 Sanborn Company Shutter calibrating system
US3641349A (en) * 1969-09-29 1972-02-08 Measurex Corp Method for measuring the amount of substance associated with a base material
US3827808A (en) * 1973-05-09 1974-08-06 Industrial Nucleonics Corp Method and apparatus for measuring the opacity of sheet material in which the transmittance signal is compensated for the reflectivity of the material
US4243319A (en) * 1977-01-24 1981-01-06 Nekoosa Papers, Inc. Optical property measurement system and method
US4165919A (en) * 1977-08-09 1979-08-28 Little Robert T Adjustable optical filter
US4194840A (en) * 1978-02-27 1980-03-25 Serge Gracovetsky Sensor contact
US4602160A (en) * 1983-09-28 1986-07-22 Sentrol Systems Ltd. Infrared constituent analyzer and control system
GB8328187D0 (en) * 1983-10-21 1983-11-23 Gec Claudgen Ltd Optical fibre switching
CA1222319A (en) * 1985-05-16 1987-05-26 Cip Inc. Apparatus for analysing the formation of a paper web

Also Published As

Publication number Publication date
DE3884426T2 (de) 1994-04-07
CA1326523C (en) 1994-01-25
JPS63288292A (ja) 1988-11-25
FI881179A0 (fi) 1988-03-11
KR880011586A (ko) 1988-10-29
EP0282414A3 (en) 1990-04-25
FI93491B (fi) 1994-12-30
EP0282414B1 (en) 1993-09-29
EP0282414A2 (en) 1988-09-14
US4770538A (en) 1988-09-13
FI881179A (fi) 1988-09-14
DE3884426D1 (de) 1993-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI95748C (fi) Menetelmä liikkuvan paperirainan lujuuden määrittämiseksi
FI93491C (fi) Rakopyörän suuntauslaite ja arkkimateriaalin rakenteen kuvaamismenetelmä ja -laite
JPH0455000Y2 (fi)
FI76435C (fi) Maetanordning foer maetning av ett arkmaterial.
FI94289B (fi) Neliömetripainon ilmaisin
US4812043A (en) Method for measuring a physical quantity providing digital data using analog-value measuring devices, and measuring apparatus for applying this method
US7845583B2 (en) Method and a device for controlling the alignment between refining surfaces
NO174024B (no) Fremgangsmaate og anordning for avstandsmaaling mellom to relativt bevegende flater
US5243407A (en) On-line paper sheet formation characterizing method and device
WO1989004887A1 (en) Device for the optical determination of periodicities in textile bands or webs
CA2346480C (en) Measuring amount of silicone coating on paper web
JP3124047B2 (ja) 携帯型赤外線水分測定装置
EP0358575B1 (en) On-line paper sheet formation characterizing method and device
US3662170A (en) Method and apparatus for measuring the thickness moisture profile of fibrous webs
FI73318B (fi) Metod foer maetning av papperets formation.
DE3903579A1 (de) Einrichtung zum erkennen von drehgeschwindigkeitsaenderungen
SU1283632A1 (ru) Способ определени влажности материала
JPS628058A (ja) 2重回転設備の内側回転体の回転速度測定方法及び装置
SU932433A1 (ru) Способ измерени градиента магнитного пол и устройство дл его осуществлени
JPS6196469A (ja) 2重回転設備の内側回転体の回転速度測定方法及び装置
JPS629207A (ja) 膜厚測定装置
JPS61134670A (ja) 2重回転設備の内側回転体の回転速度測定方法
JPS61122571A (ja) 2重回転設備の内側回転体の回転速度測定方法及び装置
JPS6211107A (ja) 膜厚測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: MEASUREX CORPORATION