NO972518L - Fremgangsmåte og apparat for styring av spektralrefleksjonen hos et materiale - Google Patents

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen relaterer seg til styring av mengden av en flerhet av koloranter som f.eks fargestoffer tilført et material, for å styre reflektansen til materialet over hele det synlige spektrum, og nærmere bestemt for å styre fargen til en papirhane.

I tidligere kjente fargestyresystemer er fargemodellen som regel en 3 x 3 matrise, som uttrykker forholdet mellom strøm-ningen til tre skjønnsomt utvalgte koloranter og tre farge-koordinater til et av de vanlige fargerom. Disse koordinatene kan f.eks være Hunter Laboratories L, a, b eller C.I.E. L<*>, a<*>, b<*>eller fargerenhet x, y, z eller trestimulus x, y, z.

Metameriske effekter er det største problemet da to forskjellig virkende farger kan ha de samme fargekoordinatene i et gitt fargerom. Dette skjer ikke bare ved forskjellig lysstyrke og observasjonsforhold, men også pga. måten de forskjellige fargekoordinatene er utledet.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Et formål med oppfinnelsen er å sammenlikne målte reflektansverdier med referanseverdi-reflektansen ved flere bølge-lengdebånd som strekker seg i det synlige spektrum og justere mengden av flere fargestoffer tilført en gjenstand.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et fargestyresystem der antall bølgelengdebånd, ved hvilke reflektansverdiene blir målt og referert, er større en antall fargestoffer.

Et videre formål med oppfinnelsen er å sammenlikne referanse og målte ref lektansverdier ved disse bølgelengdebånd samtidig som man sammenlikner referanse og målte farge-koordinater for et gitt fargerom.

Et annet videre formål med oppfinnelsen er å betrakte tilføringen av et spesielt dyrt fargestoff som et avvik som må reduseres på linje med andre reflektansavvik.

Et enda videre formål med oppfinnelsen er å benytte en prediksjonskrets for farging av papirbanen som tar med i vurderingen tidskonstanten for eksponetsiell systemreaksjon og transportforsinkelser eller tidsforsinkelser.

Et videre formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe fargestoff reaksjonssimulator-kretser, for farging av papirbaner som genererer den forventede forandring i reflektans over det synlige spektrum eller i en annet fargerom for en forandring i fargestoffstrøm, slik at virkningen av forandringen av fargestoffstrøm kan evalueres mens den faktiske fargestoff-strømmen er uforandret.

Disse og andre formål med oppfinnelsen er tilveiebrakt med apparater for utføring av sammenlikning mellom referanse og målte reflektansverdier ved et antall bølgelengde-bånd som strekker seg over det synlige spektrum, som er større enn antallet, nominelt minst tre, av forskjellige fargestoffer, hvis strømningsrater styrer de målte reflektansverdiene. Sammenligningen kvantifiserer avvikene som blir veid, nominelt med en faktor en, så modifisert med en ikke-lineær behandling, nominelt ved å kvadrere eller ved å finne den absolutte verdien, og så lagt sammen for å gi utgangsverdier som er redusert til et minimum ved å justere de individuelle strømningsratene til hvert fargestoff.

Andre og videre formål med oppfinnelsen vil fremkomme i den følgende beskrivelse.

Kort omtale av tegningsfigurene

I de vedlagte tegningsfigurene som er en del av den foreliggende fremstilling og som skal leses sammen med den og hvor like henvisningstall er brukt til å indikere like deler

av de forskjellige rissene:

Fig.1 er et skjematisk riss som viser oppfinnelsen, og spesielt plasseringen av deler,

fig. 2 er et skjematisk riss som viser en utførelse av oppfinnelsen,

fig.3 er et skjematisk riss som viser en forenklet utgave av oppfinnelsen, inkludert midler for å optimalisere strømmen av to fargestoffer,

fig.4 er et skjematisk riss som viser en forenklet spektral fargestoff-reaksjonssimulatorkrets,

fig.5 er et skjematisk riss som viser en polaritets-diskriminatorkrets,

fig. 6 er et skjematisk riss som viser en femtrinns ring-teller for å tilveiebringe iterasjonsforandringer i fargestoff strømmer i løpet av en rettelses-syklus,

fig. 7 er et skjematisk riss som viser en krets som finner den absolutte verdien av et avviks-signal,

fig.8 er et skjematisk riss som viser en prediktor krets som kompenserer for effektene til tidskonstanten og tidsforsinkelsen,

fig.9 er en graf som viser variasjonen av prediksjonsverdien i forhold til tid,

fig.10 er en graf som viser forandring i reflektans i forhold til fargestoffstrømning av et blått fargestoff ved tretten endepunkter til tolv bånd i det synlige spektrum, og fig.11 er en graf som viser forandring i reflektans i forhold

til fiolett fargestoffstrømning ved fem endepunkter til fire bånd i det synlige spektrum.

Beskrivelse av den foretrukne utførelse

Med henvisning til fig.1 av tegningsfigurene, krets 12 styrer fargen til en papirhane 14 produsert av et papirverk delvis indikert generelt ved henvisningstall 16. Verket 16 inkluderer en hoveddel 18 som skiller ut en våt papirhane 14 fra en papirmasse 20 som strømmer gjennom rør 21 til hoveddel 18. Banen 14 blir initialt båret av et porøst belte 13 og oppnår styrke og form etterhvert som den blir ført langs ruller 22 til et par motstående presseruller 23 som kan brukes som overflatejustering eller overflatepigmentering. Bane 14 passerer tilslutt gjennom en ramme 24, langs hvilken ramme et spektrofotometer 50 leser av bredden til papirhanen 14.

Spektrofotometeret 50 føler lys som er reflektert fra banen 14 og videresender denne informasjonen til styringskretsen 12 i form av målte reflektanssignaler, indikert generelt ved henvisningstallet 28, tatt ved en rekke bølgelengdebånd, typisk 30 eller mer, som spenner over det synlige spektrum og inkluderer en rød måling 28R og en fiolett måling 28V. Krets 12 genererer fargestoffstrømnings-signaler 30D og tilsetnings-strømningsreguleringssignaler 30A. Krets 12 får også tilført et referansespektrum, indikert generelt ved henvisningstallet 36, og omfattende bølgelengdebånd tilsvarende det målte bølgelengdebånd som inkluderer en rød referanse-reflektansverdi 36R og en fiolett referanse-reflektansverdi 36V. Referansespekteret kan være det målte reflektansspekteret til et prøveeksemplar, hvilket prøveeksemplar har en farge som eksperimentelt er bestemt til å vært ønskelig. Uavhengig styrte indeksere 39 tilveiebringer signaler som er koplet gjennom porter 38 til krets 12, for å forandre strømmen av tilsetningsstoffer tilført banen 14. Et signal M klargjør port 38 ved bestemte tidspunkt, slik dette skal forklares nedenunder.

Som reaksjon på fargestoff-strømningsreguleringssignalet 30D fra krets 12, tilfører fargestoff-strømningsregulatoren 100D fargestoffer 42D for å styre fargen til banen 14. Som reaksjon på tilsetningsstof f-strømningsstyringssignalene 30A, utskiller tilsetningsstoffregulatoren 100A styrte mengder tilsetningsstoffer 42A som påvirker andre egenskaper til papirbanen 14. Fargestoffene 42D og tilsetningsstoffene 42A er alle vist innsprøytet i rør 21 ved samme avstand fra hoveddel 18 for å forenkle konstruksjonen av prediksjons-kretsene som vil bli omtalt i det følgende.

Selv om tilsetningsstoffene 42A kan påvirke fargen til banen 14, er deres overordnede oppgave å regulere kvaliteten til banen. Eksempler på tilsetningsstoffer 42A omfatter Ti02 (titandioksid) for å øke ugjennomskinneligheten, CaC03 (kalsium-karbonat) som fyller porer for å skaffe en glatt overflate, natrium-aluminium-silikat for å skaffe vann-ugjen-nomtrengelighet og varmemotstand, harpiks eller andre kjemi-kalier som internjustering for å redusere vanngjennom-trengningsraten, og forskjellige retensjonsmidler. Slike retensjonsmidler omfatter polyakrylamider, polyamin, sti-velse, bentonitt-leire, aluminium-forbindelser, poly-etylenimin, polyetylenoksid, silisiumoksid og "polydadamak". Disse midlene brukes for å øke renheten og tilgjengeligheten til papirmaskiner, øke produksjonen ved avvanningsøkninger, øke fleksibilitet av fibersammensetnings-substitusjon, øke effektiviteten av fyllstoff og kjemisk tilføring, og å redusere fibertap og lukke bakvannssystemer.

Fig. 2 viser en forenklet versjon av krets 12, som har en tilsetning og modulerer strømningsraten til tre fargestoff. Et målt spektrum 50 kan omfatte 30 bånd med reflektans signaler 28 tatt i 10 nanometer bølgelengde-bånd fra 400 til 700 nm. Verdien av det fiolette reflektanssignalet 28V for båndet fra 400 til 410 nm representerer den faktiske reflektansen delt på en ren hvit ref eranse-ref lektans. Det røde reflektanssignalet 28R måles i båndet som strekker seg

fra 690 til 700 nm.

På samme måte skaffer referansespekteret 52 tilsvarende 30 ønskede reflektanssignaler 36 i 10 nm bånd fra 400 til 700 nm.

Referansespekteret 52 kan også oppnås ved å justere fargestoff strømmen inn til målte- og referansefargekoordinater i et gitt fargerom passer sammen. Det resulterende målte spektrum blir så brukt som referansespektrum. Dette referanse-spektrum trenger ikke være unikt for de valgte referanse-fargekoordinatene, men systemet vil alltid gi et målt spektrum som nært tilsvarer det samme metamer.

Krets 54 summerer verdiene til 30 predikerte forandringer av ref lektanssignalene 56 fra kretsene 116 til det målte reflektanssignalene 58. De forventede reflektanssignalene 58 og referanse-reflektanssignalene 36 er tilført komperatoren 60, som trekker referanse-reflektanssignalene 36 fra de forventede reflektanssignaler 58 for å fremskaffe 30 avviks-signaler 62. En veiende krets 64 kan multiplisere hvert avviks-signal med en konstant for å utheve eller forminske visse ønskede regioner av spekteret. Det resulterer i 30 individuelle veide avvikssignaler 66. Avviks-signalene 66 strekker seg fra positive til negative verdier og tilføres ikke-lineære behandlingskretser 68.

Kretsene 68 hever hvert avvikssignal nominelt til en lik potens, f.eks to, og skaffer dermed en positiv utgangsverdi om avvikssignalet er positivt eller negativt. Som vist i fig. 3 kan krets 68 ta den absolutte verdien av et avviks-signal 66 og så heve denne absolutte verdien til en potens som strekker seg fra mindre enn en til mer enn to.

Ikke-lineære behandlingskretser 68 skaffer modifiserte avvikssignaler 70 for å framskaffe en summert utgangsverdi 74.

Utgangsverdien 74 er koplet til en sum-minimerende krets 76. I kurvetilpasnings-approksimeringer er det vanlige kriteriet at summen av kvadratene til avvikene skal være minst mulig. Krets 76 fremskaffer forandringer i mengden fargestoff som tilføres gjenstanden, bane 14, slik at utgangsverdien 74 til summeringskretsen 72 er minst mulig. Minimerings-kretsen 76 utøver denne funksjonen ved å framskaffe signaler som er selektivt koplet gjennom sekvensielt opererte porter 168 som indekserer fargestofftellere 82, 84 og 86, opp eller ned som respons til forandringer i verdi av sum-avviksignalet 74. Utgangsverdiene 88, 90 og 92 til fargestoff tellere 82, 84 og 86 representerer forandringer i strømmen av de respektive fargestoffene D1, D2 og D3. Minimeringskrets 76 driver en sekvensierende krets 166 som skaffer en utgangsverdi som klargjør portene 168 til sekvensielt å kople indekserende verdier fra krets 76 til fargestofftellerne.

Tellekretser 78 omfatter en tilsetningsstoffteller 80 i tillegg til det tre fargestofftellerne. Utgangsverdien 94 fra adderingstelleren 80 representerer en forandring i strøm av et tilsetningsstoff.Addisjonstelleren 80 er indeksert av krets 39 når signal M klargjør port 38. Krets 39 kan omfatte to manuelt opererbare brytere koplet til en positiv pot-ensialkilde 255 (fig.7) for selektiv økning eller minking av utgangsverdien til telleren 80, en telling om gangen.

Fargestoff-teller-utgangsverdier 88, 90 og 92, i tillegg til tilsetningsstoff-teller-utgangsverdi 94 fra teller-kretsene 78 tilføres integrasjonskretsen 96, som skaffer utgangsverdier som koples til lagringskretsene 98, som skaffer fargestoff- og tilsetningsstoff-strømnings-regulerings-signaler 30D og 30A. Disse (signalene 30D og 30A) er igjen koplet til strømningsregulatorene 100. Strømnings-regula-torene 100, som omfatter strømningsregulatorer som f.eks 100D og 100A i fig. 1, styrer fargen og andre egenskaper til bane 14, ved å regulere strømningen av hvert fargestoff og tilsetningsstoff .

Utgangsverdiene 88, 90, 92 og 94 fra tellerkretsene 78 tilføres også fargestoff-responssimulatorkretsene 102, 104 og 106, og tilsetningsstoff-responssimulatorkrets 108. Fargestoff-responskretsene 102, 104 og 106 genererer hver den forventede forandring i reflektans over det synlige spektrum for en forandring i fargestoffstrømning. På samme måte genererer tilleggsstoff-responskrets 108 den forventede forandring i reflektans over de synlige spektrum for en forandring i tilsetningsstoffsstrømning. Respons-simulator-kretsene 102, 104, 106 og 108 skaffer de forventede forandringene i reflektans til bane 14 før en faktisk forandring gjøres i strømningen av fargestoff eller tilsetningsstoff.

Utgangsverdiene til fargestoff- og tilsetningsstoff-respons-kretser, indikert med henvisningstall 110, tilføres summeringskretsene 112. Utgangsverdiene 114 til summeringskrets 112 er det forventede forandringene i reflektans til bane 14. over det synlige spektrum til forandringene av strømningene til fargestoffer og tilsetningsstoffer representert av utgangsverdiene til tellerne 78.

Utgangsverdi 114 tilføres en prediksjonskrets 116 som kompenserer for tidskonstanten til eksponensiell forandring av mengden av fargestoff eller tilsetningsstoff som kommer ut av innløpskasse 18 som resultat av en forandring av fargestoff eller tilsetningsstoff innsprøytet i rør 21. Prediksjonskrets 116 kompenserer også for tidsforsinkelsen eller transportforsinkelsen mellom utgangsverdien til innførings-kasse 18 og spektofotometer 50. De 30 utgangsverdiene til prediksjonskretsen 116 tilføres adderingskrets 54, som også tilføres utgangsverdiene 28 til spektrofotometer 50.

Sekvensieringskrets 166 genererer et signal M på leder 119, et signal L på leder 118 og et signal K på leder 120. Signal L indikerer at sum-avviket 74 er minimert og aktiverer integreringskrets 96 og prediksjonskrets 116. Signal K inntreffer et kort øyeblikk etter og omstiller teller- kretsene 78 til null. Dette sikrer at utgangsverdiene til teller-kretsene 78 er integrert før tellerne er omstilt. Signal M gjør port 38 i stand til å kople indekserings-signaler fra krets 39 to adderingsteller 80.

Utførelsen i fig.2 inkluderer en krets, indikert av henvisningstall 122, som reduserer strømningen av fargestoff D1 og omfatter videre en farge-koordinatkrets, indikert av henvisningstall 124, hvilke kretser er valgbart innlemmet i krets 12 med respektive bryterne 126 og 128. Krets 122 er nyttig for å redusere strømningen av relativt dyrt fargestoff som f.eks D1, ved å behandle enhver slik strømning som en avvik. Med bryter 126 lukket adderes strømningsraten 96D for fargestoff D1 fra integratoren 96 og den inkrementelle forandringen i strømningsraten 92 til fargestoff D1 fra styringstelleren 86, i krets 130. Utgangsverdien 132 til adderingskrets 130 er alltid positiv og tilføres en veiende krets 134, hvilken utgangsverdi tilføres krets 136, som kan heve en slik utgangsverdi til en potens som strekker seg fra mindre enn en til større enn to. Dersom potensen er én, er det ingen ikke-lineær behandling, og en slik behandling ville ikke være nødvendig, da strømningen av et fargestoff som D1 aldri kan være negativt.Avvikssignal-utgangsverdien 138 til krets 136 er koplet gjennom bryter 126 til summeringskrets 72.

Idet det nå vises til farge-koordinatkrets 124, vil den ønskede- eller referanse-reflektansverdiene 36 og den forventede reflektansverdien 58, tilføres de respektive kretsene 144 og 142 for å tilveiebringe f arge-koordinater. Som tidligere nevnt kan koordinatene f.eks være Hunter Laboratories L, a, b eller C.I.E. L<*>, a<*>, b<*>eller fargerenhet x, y, z. Utgangsverdiene til kretsene 144 og 142 tilføres komparator 140, hvilke tre avviksutgangsverdier 146 er koplet gjennom de sammenkoplete bryterne 128 og de tre tilsvarende bryterne på krets 64. De tre tilsvarende utgangsverdiene til krets 64 tilføres tre tilsvarende på de ikke-lineære behand lings-kretsene 68. De tre tilsvarende utgangsverdiene til krets 68 tilføres summeringskrets 72.

Det skal forstås at man samtidig kan skaffe de ønskede og forventede fargekoordinatene til et stort antall andre fargerom, sammenligne dem for å skaffe avvik, veie avvikene, underkaste de veide avvikene for ikke-lineære behandlinger og tilføre de modifiserte avvikene til krets 72.

Optiske forblankende midler, også kjent som "fluorescent whitening agents", er fargestoffer som absorberer, ikke i det synlige spektrum, men i den ultrafiolette regionen og fluorescerer eller utstråler i de fiolette og blå områder. I henhold til oppfinnelsen kan disse behandles som enten "fargestoffer" eller tilsetningsstoffer. Det bør understre-kes at "reflektans" spekteret målt av spektrometer 50 inkluderer utstråling av de kortere bølgelengdene av det synlige spektrum, der slike fluorescerende fargestoff brukes.

I fig. 3 er det vist en forenklet krets for optimalisering av strømningen til to fargestoffer. Antallet verdier av referanse og de målte spektram er redusert til fire bånd som strekker seg fra 400 nm til 475 nm, fra 475 nm til 550 nm, fra 550 nm til 625 nm, og fra 625 nm til 700 nm, som kan sees av fig. 11 som viser den normaliserte spektralresponskurven 236 til et fiolett fargestoff D2. Fig. 10 viser den normaliserte spektralresponskurven 234 til et blått fargestoff D1 i tolv 25 nm bånd som dekker det synlige spektrum, et første bånd som strekker seg fra 400 til 425 nm, og et tolvte bånd som strekker seg fra 675 til 700 nm. Systemet styrer to uav-hengige variable, strømningen av to fargestoff, som reaksjon på fire avhengige variable, idet de målte reflektanssignalene fra fire bølgelengdebånd dekker det synlige spektrum.

Komparatorene 60a i fig. 3 skaffer forskjellene mellom referansespektrum 52 og målt reflektansspektrum 50, og deretter blir utgangsverdiene koplet til summeringskretser 54a. Forandringene i spektram pga. forandring i strømning av blått fargestoff D1, skaffes av krets 106, og forandringene i spektram pga. forandring i strømning av fiolett fargestoff D2, skaffes av krets 104. Utgangsverdiene til kretsene 104 og 106 summeres ved addisjonskretsene 112, hvilke utgangsverdier tilføres prediksjonskretsene 116. Utgangsverdiene til prediksjonskretsene 11 6 er koplet til summeringskretsene 54a. Utgangsverdiene til summeringskretsene 54a tilføres tilsvarende til den veiende krets 64 som kan utelates dersom veiingen av avvikssignalet er en.Utgangsverdiene til tre av de veiende kretser 64 er koplet til tilsvarende kvadrerings-kretser 150. Det skal forståes at heving av et avvik med en positiv potens gir et positivt resultat, om avviket er positivt eller negativt. Dersom avviket heves til noe annet enn en positiv potens, bør den absolutte verdien av avviks-signalet innhentes først. Utgangsverdien til den fjerde veiende krets 64 tilføres til en absoluttverdi-krets 146, som har en utgangsverdi som tilføres krets 148 som hever den absolutte verdien av det veide avvikssignalet til en potens som strekker seg fra mindre enn en til større enn to. Det vil forstås at krets 148 i fig. 3 og krets 136 i fig. 2 kan utelates dersom potensen som avvikssignalet heves med, er lik en. Utgangsverdiene fra de ikke-lineære behandlings-kretsene 68 tilføres summeringskrets 72.

I fig. 3 ser man at referanse og målte reflektansverdier sammenliknes direkte, og deretter adderes de predikerte forandringer av reflektanssignaler. Avvikssignalene fra adderings-kretser 54a i fig.3 vil være de samme som avviks-signalene fra utgangen fra komparator 60 i fig.2. Referanse, målte og predikerte signaler kan kombineres enten som i fig. 2 eller i fig.3, der ingen farge-avviks-signaler er ønsket når referanse, målte og predikerte signaler bør kombineres som i fig. 2.

En optimalt spektral tilpasning skjer når utgangsverdien 74 til summeringskrets 72 er minst mulig. Tidsinnstillings- pulser med f.eks en frekvens på 1 MHz fra kilden 152 koples gjennom port 154 til en firetrinns ringteller 156. Spektrofotometer 50 gir noe integrasjon eller utjevning av reflektans-signaler over en tidsperiode på f.eks. 1/2 sekund tilsvarende 5 tommer banebredde ved en skannehastighet på ti tommer per sekund. En første puls "A" fra teller 156 aktiverer port 158 til å lagre avvikssignal 74 i krets 160. Går man ut fra at telle-flipp-flopp 162 klargjør port 164, vil den neste pulsen "B" fra teller 156 passere gjennom port 164. Går man ut fra at sekvensieringsring-teller 166a skaffer en utgangsverdi "1" som klargjør port 168a, vil utgangsverdien fra port 164 passere gjennom port 168a for å indeksere en blå-fargestoff-teller 86 med en negativ verdi fra 0 til -1. Utgangsverdien til respons-simulator 106 skifter fra null i proposjonsmengde til den normaliserte farge-respons-kurven i fig.11. Dette forandrer utgangsverdiene fra adderingskretsene 112 og resulterer til slutt i en ny utgangsverdi 74 fra summeringskrets 72.Den neste pulsen "C" fra teller 156 klargjør port 172 til å sende denne utgangsverdien til lagringskrets 174.

Dersom utgangsverdien til lagringskrets 174 er større enn den fra krets 160, vil utgangsverdien til komparator 176 være positiv, og ved puls "D" fra teller 156 vil port 178 sende denne positive utgangsverdien til en polaritets-diskriminator 180, hvis positive utgangsverdi utløser teller-flipp-flopp 162, noe som kopler ut port 164 og klargjør port 182. Ved den neste "A"-pulsen fra teller 156, vil sum-avviks-signalet 74 passere gjennom port 158 og lagres i krets 160. Den neste "B"-pulsen passerer nå gjennom port 182 for å indeksere teller 170 positivt fra -1 tilbake til 0 igjen. Den neste "C"-pulsen fra teller 156 forårsaker at det reduserte sum-avviket 74 blir lagret i krets 174. Utgangsverdien fra komparator 176 er nå negativ. Puls "D" fra teller 156 klargjør port 178, men diskriminator 180 skaffer ingen utgangsverdi, slik at det er ingen effekt på telle-flipp-flopp 162. Påfølgende tilvekst ved blå-fargestoff-teller 86 skjer ved "B"-pulser av ring-teller 156 inntil avviket lagret i krets 174 overgår avviket til krets 160, som dermed skaffer en positiv utgangsverdi fra komparator 176. Dette indikerer f .eks at +4 utgangsverdien fra blå-teller 86 er ett trinn for stort.

Den neste "D"-pulsen klargjør port 178. Den positive utgangsverdien fra komparator 176 passerer gjennom port 178 til diskriminator 180 som utløser teller-flipp-flopp 162 og blir, etter en forsinkelse på 0.1 usek skaffet av krets 181, tilført port 184. De første to "D"-pulsene fra krets 156 indekserer en teller 186 gjennom port 188. En utgangsverdi "1" fra teller 186 kobler ut port 184, mens en utgangsverdi "2" fra teller 186 klargjør port 184. Utgangsverdien "2" fra teller 186 kobler ut port 188 slik at tellingen forblir "2". Den positive utgangsverdien fra diskriminator 180 passerer så gjennom port 184 for å innstille flipp-flopp 190. Den neste "B"-pulsen fra teller 156 passerer nå gjennom port 164 for å minke blå-fargestoff-teller 170 med ett trinn fra +4 til +3. Forandringen i strømningsraten av blå-fargestoff har herved blitt optimalisert.

Innstillingen av flipp-flopp 190 klargjør delvis OG-krets 192. Den neste "D"-pulsen fra teller 156 klargjør helt OG-krets 192. Utgangsverdien til OG-krets 192 koples gjennom ELLER-krets 194 for å indeksere sekveniseringsring-teller 166a fra "1" til "2". Dette kopler ut portene 168a og klargjør portene 168b slik at strømningen av det fiolette fargestoffD2 kan optimaliseres. Optimaliseringen av et gitt fargestoff krever mange "B"-inngangsverdier fra teller 156 til tellerne 86 og 84. Dersom en telling +1 for teller 86 er optimal, vil tellingen forsette enten som 0, +1, +2, +1, eller som -1, 0, +1, +2, +1. Dersom en telling 0 for teller 86 er optimal, vil tellingen forsette enten som 0, +1, 0, -1, 0, eller som 0, -1, 0, +1, 0.

Det vil legges merke til at ved den første "D"-pulsen fra teller 156 vil ikke en positiv utgangsverdi fra diskrimina-toren 180 stille flipp-flopp 190, siden +1 utgangsverdien til teller 186 kopler ut port 184. Det vil videre legges merke til at hver utgangsverdi fra OG-krets 192 stiller om teller 186 til "0" og, etter en 0.1 usek forsinkelse skaffet av krets 200, stiller om flipp-flopp 190. Etter at fiolett-fargestoff-teller 84 er optimalisert koples utgangsverdien fra OG-krets 192 gjennom ELLER-krets 194 for å indeksere sekveniseringsring-teller 166a fra "2" to "0".

"0"-utgangsverdien til teller 166a skaffer M-signalet 119 som klargjør port 38 i fig.2 til å kople indekserings-signalene fra krets 39 til den tilsetningsfargestoff-telleren 80. I løpet av en korreksjonssyklus, mens fargestoff-strømnings-tellerne 84 og 86 indekseres, kommer intet M-signal og utgangsverdien til tilsetningsf argestof f-telleren 80 kan ikke forandres. Signal 119 koples gjennom et høypassfilter eller en differensierende krets 204 og så videre gjennom likeretter 206 for å skaffe L-signalet 118 som utløser integratorene 96 og prediks jonskretsene 116, som vist i fig. 2 og 3. L-signalet føres gjennom en 0.1 usek forsinkningskrets 210 for å skaffe K-signalet 120 som utløser lagringskretsene 98 og tilbakestiller fargestoff-tellere 84 og 86 til null. Hen-sikten med forsinkelseskretsen 210 er å tillate kretser 96 å komplettere integrasjon av endringer i fargemiddelstrøm før de trinnvise fargemiddelstrømtellere 84 og 86 blir tilbake-stilt til null. Også her vil utgangene fra integratorene 96 være koblet til lagringskretsene 98, hvis utgangsverdier tilføres fargestoff-strømningsregulatorene 100D.

Man har gått ut fra at tidskonstanten fot den eksponensielle forandringen i f argestoff-strømning ved utløpet til innløps-kassen 18 er 15 sek pga. forandringene i fargestoff-strømning i rør 21 ved innløpet til innløpskassen. Videre har man gått ut fra at tidsforsinkelsen eller transportforsinkelsen mellom utløpet til innløpskassen 18 og spektrofotometer 50 er 30 sek. Dette kan f.eks tilsvare hastigheten 2,000 fot per minutt av bane 14, og en lengde av bane 14 tilsvarende 1,000 fot 14 mellom innløpskasse 18 og spektrofotometer 50. Tidsinnstillingspulsene er tilført krets 214 som deler ved omtrent 15 x 10<6>og skaffer en utgangsverdi en gang hvert 15. sek. Utgangsverdien 216 til pulsdelingskrets 214 koples gjennom ELLER-krets 194 for å indeksere sekvensieringsrings-telleren fra "0" til "1", som dermed initierer en ny korreksjonssyklus.

Det er tidligere nevnt at ringteller 156 trenger fire sykluser for å sikre at en 0-utgangsverdi fra den blå-fargestoff-telleren 86 fremdeler er korrekt, og fire sykluser til trengs for å sikre at 0-utgangsverdien fra den fiolette-fargestoff-telleren 84 fremdeles er korrekt. De åtte syklusene til ringtelleren 156 krever 32 tidsinnstillings-pulser fra kilde 152. For å sikre at målingene gjøres og korrigeringene utføres på fargestoff-strømnings-regulatorer 100D en gang hvert 15. sek, kan krets 214 bare dividere med 14,999,968. Så snart korreksjonssyklusen er utført, vil M-signalet 119 fra sekvensieringsteller 166a kople ut port 154 slik at tidsinnstillingspulsene fra kilden 152 ikke lenger tilføres ringteller 156.

Det vil forstås at i stedet for den sum-minimiserende krets 76 vist i fig.3, kan forandringene i fargestoff-strømning styres av apparatur som benytter andre metoder, som f.eks Newton-Raphson, Davidon-Fletcher-Powell eller Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno.

I fig. 4 er detaljer av fiolett-fargestoff-respons-simula-torkrets 104 vist, som omfatter fire multipliserende kretser 220 som hver blir tilført utgangsverdien til fiolett-farge-stof f-teller 84. Multipliserende kretser 220 tilføres utgangsverdier fra kildene 222, 224, 226 og 228 som skaffer koeffisientene C1, C2, C3 og C4.

I fig. 4 og 11 kan man se at koeffisienten C1 for båndet fra 400 til 475 nm har en middelverdi på cirka -0.013, koeffisienten C2 for båndet fra 475 til 550 nm har en middelverdi på cirka -0.033, koeffisienten C3 for båndet fra 550 til 625 nm har en middelverdi på cirka -0.024, og koeffisienten C4 for båndet fra 625 til 700 nm har en middelverdi på cirka - 0.005.

Som vist i fig. 10 og 11 har spektral-respons-kurvene for blå og fiolett fargestoff et ordinat som representerer forandring i reflektans dividert på forandring i fargestoff-strømning, der fargestoff-strømningen er målt liter per minutt. Disse kurvene oppnåes ved å utføre en enhets-skifte i fargestoff-strømning og så måle de resulterende forandringene i reflektans for varierende bånd i det synlige spektrum. Det anbefales å måle respons-kurvene når fargestoff-strømningene er nær deres riktige verdier. Dog virker det som om respons-kurvene forblir stort sett de samme, selv om fargestoff-strømningene varierer sterkt fra de som gir minst avvik i forhold til det ønskede referanse-spektrum.

Det vil selvfølgelig forstås at den spektrale respons-kurven i fig.10 og 11 må skaleres dersom hastigheten eller tykkelsen av banen 14 varierer, eller dersom det er en forandring i fiber strømning eller konsentrasjon av fargestoffoppløsning. Variasjoner i banehastighet, banetykkelse, fiber-strømning og fargestoff-konsentrasjon kan kompenseres for ved hjelp av en multiplikeringskrets, og ved velge en multiplikasjonsfaktoren større eller mindre enn en.

Tilsetnings-respons-kretsen 108 i fig.2 er konstruert slik vist i fig. 4, og for en spektral-respons-kurve lik de som er vist i fig. 10 og 11 vil ordinatet være forandring i reflektans dividert med forandring i tilsetningsstrømning i liter per minutt. Nok en gang kan en multiplikeringskrets plas-seres mellom tilsetnings-teller 80 og tilsetnings-responssimulatorkrets 108, slik at forandringer i banehastighet, banetykkelse og tilsetnings-konsentrasjon kan kompenseres

for.

I fig. 5 er detaljer av polaritetsdiskriminator 180 vist. Utgangstegnet til komparator 176 er typisk PÅ for både null og positive utgangsverdier og AV for negative utgangsverdier. Utgangstegnet 241 til port 178 er koplet gjennom port 242 til "+"-utgangsverdien til diskriminator 180. 1, 2 og 4 binær-komparator-utgangsverdiene fra port 178 blir tilført en ELLER-krets 244, hvis utgang vil klargjøre port 242. Således vil port 242 levere et "+" diskriminator-utgangssignal bare dersom det binære komparator-utgangssignal fra port 178 er +1 eller større, og ikke dersom det binæar komparator-utgangssignal fra port 178 er null eller negativt.

I fig. 6 er en fem-trinns ringteller 166b vist som bytter ut sekvensieringsteller 166a fra fig.3. "1"-utgangsverdien til teller 166b koples gjennom ELLER-krets 250 for å klargjøre portene 168a, "2"-utgangsverdien til telleren koples gjennom ELLER-krets 252 for å klargjøre portene 168b, '^"-utgangsverdien til telleren koples gjennom ELLER-krets 250 for å klargjøre portene 168a, "4"-utgangsverdien til telleren koples gjennom ELLER-krets 252 for å klargjøre portene 168b, og "0"-utgangsverdien til teller 166b skaffer igjen M-signalet 119. Dette klargjør for iterative korreksjon på først den blå fargestoff-telleren 96, så den fiolette fargestoff-telleren 84, så den blå fargestoff-telleren 96, og så den fiolette fargestoff-telleren 84. Da tiden for korreksjonssyklusen er fordoblet vil dette kreve 64 tids-pulser fra kilde 152, og krets 214 kan nå dividere på 14,999,939.

I fig. 7 er detaljer av absoluttverdikretsen 146 vist. Utgangstegnet 254 til den fjerde veiende kretsen 64 koples til en utgang til en ELLER-krets 256. En kilde med positivt potensial 255 tilføres den andre inngangen til ELLER-krets 256. Utgangsverdien til ELLER-krets 256 vil dermed være positiv uansett utgangstegnet 254 til den fjerde veiende

kretsen 64.

I fig. 8 er detaljene til en av prediks jonskretsene 116 vist. Utgangsverdien til summeringskrets 112 tilføres et skift-register 264 som har f.eks fem trinn. De fem trinnene koples til tilsvarende kretser 266 som multipliserer signalene til de varierende trinnene med henholdsvis 1, 1, E-1 , E-2 og E-3. Utgangsverdiene til multiplikasjons-kretsene 266 tilføres en summerende krets 268. Utgangsverdiene til summeringskretsene 112 og 268 kombineres i summerings-krets 270, og utgangsverdien til krets 270 tilføres summerings krets 54a i fig.3 (eller summerings-krets 54 i fig.2). Register 264 er skiftet av L-signal 118.

Når utgangsverdien fra fargestoff-respons-kretsene 104 og 106 er optimalisert den første gangen, tilsvarende t=0 i fig.9, vil utgangsverdien til summeringskrets 268 være null, og utgangsverdiene fra summeringskretsene 112 og 270 vil være like. Prediksjonsfaktoren ved t=0 er dermed en. For en tidsforsinkelse eller transportforsinkelse på 30 sek, er prediksjonsfaktoren en ved 15 og 30 sek. Pga. 15 sekunders tidskonstanten til den eksponensielle forandringen i fargestoff -strømning ved utgangen til innløpskassen 18, faller prediks jonsf aktoren til E-1 ved 45 sek, E-2 ved 60 sek, og E-3 ved 75 sek. Det vil forstås at et senere trinn til skifteregisteret 265 og en videre multiplikator 266 kan tilveiebringes, for f.eks å skaffe en E-4 prediksjonsfaktor etter 90 sek. Spektrofotometeret 50 måler ingen forandring i reflektans i bane 14 pga. en forandring i fargestoff-strømning i rør 21 før etter 30 sek. Deretter måler spektrofotometer 50 en eksponentielt økende del av denne forandringen i løpet av perioden f.eks fra 30 til 75 sek. Ideelt sett burde summeringen av utgangsverdiene til prediksjonskrets 116 og forandringene i utgangsverdi til spektrofotometer 50, for hvert bølgelengde-bånd, være en konstant lik utgangsverdien for summerings-krets 112 for den første korreksjonssyklusen, slik at ingen videre korreksjoner er nødvendig i løpet av etterfølgende korreksjon sykluser. Prediksjonskrets 116 er refereres vanligvis til som en Smith-prediktor. Dersom perioden mellom korreksjonssyklusene er halvert til 7.5 sek, kan antallet trinn til skifteregister 264 og antallet multipliserende kretser 266 dobles. De respektive predik-sjonsfaktorene ville bli 1, 1, 1, 1, e<->0,5,e"1,e"1-5,e"<2>,

-2 5 -3

e z-3 og e .

Det vil forstås at der hvor tidskonstanten til eksponensiell respons stort sett er null og hvor det er ingen tids- eller transportforsinkelser mellom tilføring av fargestoffer til en gjenstand og måling av det spektrum produsert av slike fargestoffstilføringsforandringer, er prediksjons-krets 116 meget forenklet, og tilføringen av fargestoffer til en gjenstand kan stort sett styres fortløpende.

I en slik forenklet eller degenererte prediksjonskret 116, kan delene 264, 266, 268 og 270 utelates, og utgangsverdien til summeringskrets 112 tilføres direkte adderingskrets 54a eller 54.

Der overflatebelegg som f.eks pigmentering og ("sizing") skal tilføres bane 14 av pressrullene 23 i fig.1, er det fore-trukket å kontrollere tykkelsen av filmen på rullene 23 med skrape-kniver eller -stenger (ikke vist), hvis avstand til rullene er justerbar. Forandringer i tykkelsen til overflate-belegg-filmene er behandlet på en måte tilsvarende forandringene i fargestoff- eller tilsetningsstoff- strømning til rør 21 . Det normaliserte respons-kurve-ordinatet blir forandring i reflektans dividert med forandringen av skrape-kniv-avstanden. For overflate-belegg tilført pressrullene 23 er tidskonstanten til system-responsen stort sett null. Da pressrullene 23 er plassert før spektrofotometer 50 er det en tids- eller transport-forsinkelse, men dersom perioden mellom korreksjonssyklysene er større enn denne tidsforsinkelsen, så kan den tidligere nevnte forenklede eller degenererte prediksjons-kretsen 116 benyttes.

Det vil forstås at bestemte deler og sub-kombinasjoner er nyttige og kan benyttes uten tilknytning til andre deler og sub-kombinasjoner. Dette er påtenkt og innen rammen av kravene. Det er videre klart at forskjellige forandringer kan gjøres på visse deler innen rammen av oppfinnelsen, uten å avvike fra ideen til oppfinnelsen. F.eks trenger ikke bølgelengde-båndene være av samme bredde. I stedet for å veie inngangsverdiene til de ikke-lineære behandlings— kretsene 68, kan utgangsverdier derfra veies før tilføring til summeringskrets 72. I stedet for å benytte forskjellige kretser og anordninger som opererer samtidig i parallell, kan resultatene som gis, oppnås med en serie-basert krets eller anordning med tidsdeling ved passende programmering av en allsidig datamaskin. Dermed kunne en enkel-multiplikator 220 i fargestoff-simulatorkretsen i fig. 4, motta de fire koeffisientene som sekvensielle inngangsverdier. Det er derfor forstått at oppfinnelsen ikke skal begrenses til de spesi-fikke detaljene vist og forklart.

Claims (22)

1. Fremgangsmåte for styring av fargen til en gjenstand, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter de trinn, -å tilføre et første antall av koloranter til gjenstanden, -å måle reflektansene til gjenstanden i et andre antall av bølgelengde-bånd som spenner over det synlige spektrum, større enn det første antall og minst fire, -å skaffe ønskede reflektanser for gjenstanden i de samme bølgelengde-bånd som spenner over det synlige spektrum, -å bruke de målte reflektanser og de refererte reflektanser til å frembringe et antall av feilsignaler lik det andre antall, -å utføre en ikke-lineær behandling av hver av feilsignalene for å skaffe tilsvarende modifiserte signaler, -å summere de modifiserte signaler, og -å justere mengden av hver kolorant som er tilført gjenstanden, slik at resultatet av summerings-trinnet blir et minimum.

2. Anordning som styrer fargen til en gjenstand, karakterisert ved å innlemme i kombinasjon, -organer som tilfører et første antall koloranter til gjenstanden, -organer som måler reflektansene til gjenstanden i et andre antall av bølgelengde-bånd som spenner over det synlige spektrum, større enn det første antall og minst fire, -organer som skaffer ønskede reflektanser til gjenstanden i de samme bølgelengde-bånd som spenner over det synlige spektrum, -organer svarende til de målte reflektanser og de ønskede reflektanser som skaffer et antall av feilsignaler lik det andre antall, -en summerings-krets som skaffer en utgangsverdi, -organer omfattende organer som utfører en ikke-lineær behandling som kopler feilsignalet til summerings-kretsen, og -organer som reagere på summerings-kretsen som justerer mengden av hver kolorant tilført til gjenstanden, slik at utgangsverdien til summerings-kretsen er et minimum.

3. Anordning som i krav 2, karakterisert ved at det ikke-lineære behandlings-organ omfatter organ som opphøyer en numerisk representasjon til en partalls-potens.

4. Anordning som i krav 3, karakterisert ved at potensen er to.

5. Anordning som i krav 2, karakterisert ved at det ikke-lineære behandlings-organ omfatter organ som skaffer absolutt-verdien av en nummerisk repesentasjon.

6. Anordning som i krav 5, karakterisert ved at den videre omfatter organ som hever nevnte absolutt-verdi til en potens som strekker seg fra mindre enn en til mer enn to.

7. Anordning som i krav 2, karakterisert ved at den videre omfatter simulerende organ som skaffer den forventede forandring i reflektans for hver av nevnte bølge-lengde-bånd som skulle resultere fra en forandring i tilfø-ringen av en kolorant til gjenstanden, og hvori organet som skaffer feilsignalet omfatter organer som algebraisk kombinerer de målte og ønskede reflektanser og de forventede forandringer i reflektans fremskaffet av simulerings-organet.

8. Anordning som i krav 7, karakterisert ved at simulerings-organet omfatter -en teller som er indekserbar opp og ned, og skaffer en utgangsverdi som representerer en forandring i tilføringen av koloranten til gjenstanden, organ som skaffer et respons-signal for hver av bølgelengde-båndene som repesenterer den faktiske forandringen i reflektans som resulterer fra en forutbestemt forandring i tilføringen av koloranten til gjenstanden, og -organ som multipliserer utgangsverdien til telleren med hver av respons-signalene.

9. Anordning som i krav 8, karakterisert ved at det kolorant-justerende-organ omfatter -organ som initielt indekserer telleren, inntil utgangsverdien til summerings-kretsen er et minimum, og -organ svarende til teller-utgangsverdien som senere skaffer en tilsvarende forandring i tilføringen av koloranten til gjenstanden.

10. Anordning som i krav 2, karakterisert ved at organet som kopler en av feilsignalene til summerings-kretsen som omfatter en veiende krets.

11. Anordning som i krav 10, karakterisert ved at et feilsignal er tilført den veiende krets som skaffer en utgangsverdi og hvori utgangsverdien til den veiende krets er tilført det ikke-lineære behandlings-organ.

12. Anordning som i krav 2, karakterisert ved at den videre omfatter -organ som reagerer på de målte reflektanse som skaffer tre målte farge-koordinater i et forutbestemt fargerom, -organ som skaffer tre ønskede farge-koordinater i det samme fargerom, -organ svarende til de målte farge-koordinater og de ønskede farge-koordinater som skaffer tre ytterligere feilsignaler, og -organ som omfatter det ikke-lineære behandlings-organ som kopler de tre ytterligere feilsignalene til summerings-kretsen .

13. Anordning som i krav 12, karakterisert ved at organet som kopler en av de ytterligere feilsignalene til summerings-kretsen omfatter en veiende krets.

1 4. Anordning som i krav 13, karakterisert ved at -et ytterligere feilsignal er tilført nevnte veiende krets som skaffer en utgangsverdi, og -utgangsverdien til den veiende kreten er tilført den ikke-lineære behandlings-kretsen.

15. Anordning som i krav 2, karakterisert ved at den ytterligere omfatter -organ som skaffer et kolorant-signal proposjonalt med mengden av en kolorant tilført gjenstanden, og -organ som kopler kolorant-signalet til summerings-kretsen.

16. Anordning som i krav 14, karakterisert ved at kolorant-signal-koplings-organet omfatter en veiende krets.

17. Anordning som i krav 15, karakterisert ved at kolorant-signal-koplings-organet omfatter organ som opphøyer en numerisk representasjon til en potens som strekker seg fra mindre enn en til mer enn to.

18. Anordning som i krav 2, karakterisert ved at -den videre omfatter et antall av predikerings-kretser lik det andre antall, der predikerings-kretsene skaffer utgangsverdier som kompanserer for tidsforsinkelsen mellom tilføring av en kolorant til gjenstanden og målingen av reflektansene som resulterer derfra, og -organet som skaffer feil-signalene, omfatter organ som algebraisk kombinerer de målte og ønskede reflektansene og utgangsverdiene til prediksjons-kretsene .

19. Anordning som i krav 2 , karakterisert ved at -gjenstanden er en papirbane og koloranten er et fargestoff, -ytterligere omfattende en innløpskasse som har et innløp som er forsynt med papirmasse og vann, og som har et utløp ved hvilket papirhanen blir dannet, idet -tilførings-organet omfatter organ for innsprøytning av fargestoffet inn til innløps-massen, flere prediksjons-kretser lik det andre antall, der prediksjons-kretsene skaffer utgangsverdier som kompanserer for tidskonstanten for eksponensiell forandring av mengder av fargestoff ved utløpet til innløpskassen som resulterer fra en forandring i mengden av fargestoff innsprøytet, og idet -organet som skaffer feilsignalene, omfatter organer som algebraisk kombinerer de målte og ønskede reflektansene og utgangsverdiene til prediksjons-kretsene .

20. Anordning som i krav 19, karakterisert ved at -den videre omfatter organ for innsprøytning av et tilsetningsstoff til innløpsmassen, nevnte tilsetningsstoff som påvirker de målte reflektansene, og -organ som skaffer den forventede forandring i reflektanser i hver av nevnte bølgelengde-bånd, som skulle resultere fra en forandring i mengden av innsprøytet tilsetningsstoff.

21. Anordning som kontrollerer fargen til en gjenstand, karakterisert ved at den omfatter i kombinasjon -organ som tilfører en kolorant til gjenstanden, -organ som måler reflektansen til gjenstanden i et antall av minst fire bølgelengde-bånd som spenner over det synlige spektrum, -organ som omfatter organ svarende til målings-organet som skaffer tre målte farge-koordinater i et gitt fargerom, -organ somskaffer tre tilsvarendende ønskede farge-koordinater i det samme fargerom, -en komperator, -organ som kopler et målt farge-koordinat og det tilsvarende ønskede farge-koordinat til komperatoren, -organ svarende til komperatoren som skaffer et feilsignal, -organ svarende til feilsignalet som justerer mengden an kolorant tilført gjenstanden, der justerings organet omfatter simulerings organ som i hver av de nevnte bølgelengde-bånd skaffer den forventede forandring i reflektans som skulle resultere fra en forandring i tilføringen av koloranten til gjenstanden, og -organer svarende til målings-organene omfattende organ som algebraisk kombinerer de målte reflektansene og de forventede forandringene i reflektanser skaffet av simulerings-organet.

22. En fremgangsmåte for styring av fargen til en gjenstand, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter de trinn -å tilføre en kolorant til en gjenstand, -å måle reflektansen til en gjenstand i et antall av minst fire bølgelengde-bånd som spenner over det synlige spektrum, -å bruke de målte reflektansene til å skaffe tre målte farge-koordinater i et gitt fargerom, -å skaffe tre tilsvarende ønskede farge-koordinater i det samme fargerom, -å sammenlikne et målt farge-koordinat for å skaffe et feilsignal, -å bruke feilsignalet til å justere mengden av kolorant tilført gjenstanden og å skaffe i hver av nevnte bølgelengde-bånd den forventede forandring i reflektans som skulle resultere fra en forandring av tilføringen av koloranten til gjenstanden, og -å bruke nevnte forventede forandringer i reflektanser i trinnet som skaffer de tre målte farge-koordinatene.