SE502239C2 - Sätt och anordning för tjockleksbedömning - Google Patents

Description

502 239 10 15 20 25 30 35 2 referensvärdet skall ge tillförlitligt resultat. För detta ändamål synkroniseras tjockleksbedömningen normalt med frammatningen av banan, exempelvis genom att bedömningen görs varje gång en givare har detekterat en förutbestämd frammatning av banan. I praktiken görs emellertid ändå ofta tjockleksbedömningen på olika platser på arket efter- som arken vid placeringen på banan kan hamna i olika lägen och med olika mellanrum på denna. Även om man skulle lyckas med att utföra kontrollen i en och samma punkt på alla ark kan man emellertid inte vara säker på att bedömningen ger korrekt resultat. Place- ringen av eventuellt tryck på arket kan nämligen variera så att en bestämd plats på arket ibland har tryck och ibland inte. Dessutom kan varierande mängd porer och va- rierande fiberinnehåll i arken ge upphov till variationer i den transmitterade intensiteten som är oberoende av tjockleken.

Ovan beskrivna problem förekommer också på andra håll inom industrin där man vill bedöma tjockleken hos ett mät- objekt med hjälp av intensiteten för ljus som transmitte- rats genom mätobjektet. Syftet med tjockleksbedömningen kan exempelvis vara att bestämma ett explicit värde för mätobjektets tjocklek, att kontrollera att mätobjektet har en önskad tjocklek, eller skikt i ett mätobjekt, eller att kontrollera att ett mätobjekt innehåller ett önskat antal lager eller skikt.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är följakt- ligen att anvisa ett sätt och en anordning som eliminerar att bestämma antalet arkformiga lager ovannämnda problem.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att anvisa ett sätt och en anordning som leder till noggrannare mätresul- tat och minskar risken för fel vid kontroll av mätobjekt. Ändamålen uppnås med ett sätt och en anordning som har de i patentkraven angivna särdragen.

Uppfinningen bygger på idén att försöka hitta platser på mätobjekten för utförande av tjockleksbedömningen som är kompatibla i så måtto att andra parametrar än tjockle- 10 15 20 25 30 35 502 239 3 ken som påverkar transmittansen är så lika som möjligt.

Dessa kompatibla platser kan man exempelvis få fram genom att mäta intensiteten för det transmitterade ljuset i ett flertal punkter längs arket och att jämföra den så- lunda erhållna mätkurvan med en tidigare uppmätt kalibre- ringskurva för identifiering av åtminstone ett intervall i mätkurvan i vilket intensiteten varierar på samma sätt som i ett intervall i kalibreringskurvan. Dessa intervall an- ses komma från kompatibla platser på mätarket och kalibre- ringsarket och används därför för tjockleksbedömningen.

Alternativt identifieras åtminstone ett intervall i mät- kurvan som innefattar punkter med den högsta (lägsta) in- tensiteten i mätkurvan. Medelvärdet av intensiteten i detta intervall bestäms och jämförs med medelvärdet av intensiteten i åtminstone ett intervall i kalibrerings- kurvan, vilket intervall innefattar punkter med den högsta (lägsta) intensiteten i kalibreringskurvan.

Föreliggande uppfinning skall nu beskrivas genom ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka Fig 1 är ett blockschema och visar en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen; Fig 2 är ett diagram och illustrerar hur kompatibla intervall bestäms i en mätkurva och en kalibreringskurva enligt ett första utförande av föreliggande uppfinning; och Fig 3 är ett diagram som är analogt med det i fig 2 och som illustrerar hur kompatibla intervall bestäms i en mätkurva och en kalibreringskurva enligt ett andra utfö- rande av uppfinningen.

En anordning enligt uppfinningen innefattar, såsom visas i Fig 1, en ljuskälla 1, en ljussensor 2 samt elek- tronik för styrning av ljuskällan och för bedömning av mätobjektets tjocklek med hjälp av det av ljussensorn 2 mottagna ljuset. Ljuskällan 1 kan exempelvis vara en lys- diod eller liknande som sänder ut ljus av en bestämd våg- längd. Ljussensorn 2 kan vara en ljuskänslig halvledare, 502 239 10 15 20 25 30 35 4 såsom en fotodiod eller en fototransistor.

Ljuskällan 1 och ljussensorn 2 är anordnade mitt för varandra på så sätt att ett mätobjekt A, exempelvis ett pappersark, kan passera däremellan. Ljussensorn 2 är an- sluten till en analog-digitalomvandlare 3, vilken i sin tur är ansluten till ett digitalt lågpassfilter 4. Filt- rets 4 utgång är ansluten till ett sensorstyrorgan 5, vilket via en digital-analogomvandlare 6 och en förstär- kare 7, är förbundet med ljuskällan 1 och anordnat att styra denna.

Filtrets 4 utgång är vidare ansluten till en buffert 8 av FIFO-typ, från vilken värdena matas ut i samma ord- ning som de matats in. FIFO-buffertens utgång är ansluten till ett intervallidentifieringsorgan 9, som är anordnat att identifiera en eller flera delar av en mätkurva som skall användas för tjockleksbestämning genom jämförelse med en eller flera jämförbara delar i en tidigare uppmätt kalibreringskurva. Kalibreringskurvan finns lagrad i ett minne 10 som är anslutet till intervallidentifieringsor- ganet 9. Bufferten 8, intervallidentifieringsorganet 9 och minnet 10 är alla anslutna till ett medelvärdesberäknings- organ ll, som är anordnat att beräkna medelvärdena för de identifierade intervallen. Medelvärdesberäkningsorganet ll är anslutet till ett beslutsorgan, som på grundval av de beräknade medelvärdena avgör om mätobjektet exempelvis innefattar ett enkelt eller dubbelt ark, om det är för tunt eller för tjockt eller om det innehåller ett önskat antal arkformiga lager. All behandling av mätvärdena samt sensorstyrningen kan lämpligen utföras med hjälp av en mikrodator, varför blocken 4, 5 och 8-12 i fig 1 kan rea- liseras med hjälp av programmoduler.

I det följande skall funktionen hos anordningen be- skrivas när den används för att kontrollera att ett och endast ett ark i taget matas längs en bana.

När en i anslutning till banans drivanordning anord- nad givare (visas ej) ger signal om att banan har matats fram så mycket att ett ark bör befinna sig i lämplig posi- 10 15 20 25 30 35 502 239 5 tion mellan ljuskällan l och ljussensorn 2, styr sensor- styrorganet 5 ljussändaren 1 till att under en bestämd tidsperiod avge ljuspulser med viss frekvens och intensi- tet. Tiden och frekvensen är så valda att man erhåller minst 100, och företrädesvis ca 1000 mätpunkter längs en sträcka av 5-10 cm. Det skall i detta sammanhang påpekas att ljuset inte behöver vara pulsat utan att kontinuerligt ljus också kan användas.

Ljuspulserna transmitteras genom arket A, som absor- berar en del av ljuset, och mottages av ljussensorn 2, varvid de mottagna ljuspulsernas intensitet alltså är min- dre än de utsända pulsernas.

De mottagna pulserna A/D-omvandlas av A/D-omvandlaren 3, varefter de lågpassfiltreras i det digitala filtret 4 och lagras i bufferten 8.

Såsom nämnts ovan bygger föreliggande uppfinning på idén att mäta intensiteten för det transmitterade ljuset i ett flertal punkter längs arket och att jämföra den sålun- da erhållna mätkurvan med en kalibreringskurva för identi- fiering av åtminstone ett intervall i mätkurvan som har motsvarighet i ett intervall i kalibreringskurvan, så att man med säkerhet vet att tjockleksbedömningen görs med hjälp av kompatibla värden för det transmitterade ljusets intensitet.

Innan anordningen skall användas för en viss tillämp- ning måste den således kalibreras för denna. I det här be- skrivna fallet matas ett ark genom anordningen, varvid man manuellt kontrollerar att det verkligen bara är ett ark.

En kalibreringskurva bestäms för detta ark genom att det transmitterade ljusets intensitet bestäms i ett flertal punkter längs en kalibreringssträcka på arket. Kalibre- ringskurvan lagras därefter i minnet 10. Naturligtvis kan kalibreringen baseras på flera ark, varvid medelvärdet för varje punkt i de uppmätta kalibreringskurvorna används för att bilda den slutliga kalibreringskurvan. 502 239 10 15 20 25 30 35 6 När det transmitterade ljusets intensitet, såsom be- skrivits ovan, bestämts för ett flertal punkter på ett ark och lagrats i bufferten 8 som en mätkurva, jämförs denna mätkurva med kalibreringskurvan i intervallidentifierings- organet 9. När intervallidentifieringsorganet 9 identifie- rat ett intervall av punkter i mätkurvan för vilka det transmitterade ljusets intensitet varierar på samma sätt som för ett intervall i kalibreringskurvan anses dessa båda intervall härröra från kompatibla delar av arket. Det skall påpekas att de kompatibla delarna inte behöver vara belägna på samma plats på mätarket och kalibreringsarket, men de är placerade på samma sätt i förhållande till tryck, färgade partier och liknande så att dessa paramet- rar påverkar kalibreringen och mätningen på samma sätt, varvid variationer i transmittansen således kan anses bero i huvudsak på tjockleksvariationer.

Härefter beräknas medelvärdet av det transmitterade ljusets intensitet i det identifierade intervallet av mät- kurvan respektive i det identifierade intervallet i kali- breringskurvan. (Om inga kompatibla intervall har påträf- fats görs medelvärdesberäkningen för hela mätkurvan res- pektive hela kalibreringskurvan.) De båda medelvärden jäm- förs med varandra. Om de är väsentligen lika bedöms endast ett ark ha passerat mellan ljuskällan och ljussensorn. Om emellertid medelvärdet för mätobjektet är ca hälften av kalibreringsmedelvärdet anses två ark ha passerat anord- ningen och larm ges för dubbelt ark. Om slutligen medel- värdet för mätobjektet är väsentligen högre än kalibre- ringsmedelvärdet anses det att inget ark befann sig i an- ordningen vid mätningen och larm ges för missat ark. Vid jämförelsen av medelvärdena kan lämpligen kvoten mellan dessa bildas, så att man erhåller den relativa tjockleken av mätobjektet i förhållande till kalibreringsobjektet.

I fig 2 visas det transmitterade ljusets intensitet som funktion av mätpunkterna dels för en kalibreringskurva P, dels för en mätkurva Y. I kurvorna har markerats de intervall av mätpunkter som anses vara kompatibla på grund 10 15 20 25 30 35 502 239 7 av att intensiteten varierar på samma sätt. Längden pà intervallen kan variera frán ett ark till ett annat och kan i sällsynta fall vara lika med hela mätsträckan res- pektive kalibreringssträckan. I det i fig 2 visade exemp- let är medelvärdet för det transmitterade ljusets intensi- tet i intervallet i mätkurvan bara hälften av motsvarande medelvärde för kalibreringskurvan och därmed anses ett dubbelark ha passerat anordningen vid uppmätning av mät- kurvan.

Ovan beskrivna förfarande för att hitta kompatibla intervall i mätkurvan och kalibreringskurvan är i första hand avsett för tillämpningar i vilka positionen för mät- objekt pà banan och positionen för tryck eller liknande varierar endast i liten utsträckning i sidled, så att "mönstren" längs mätsträckorna på mätobjekten och längs kalibreringssträckan på kalibreringsobjektet är ungefär desamma.

I fig 3 illustreras ett förfarande som är lämpat att användas när sidledsvariationerna är stora och det därför är svårt att hitta intervall i kalibreringskurvan och mät- kurvan där intensiteten varierar på samma sätt. Enligt . detta förfarande används för tjockleksbedömningen de delar av mätkurvan och kalibreringskurvan som svarar mot platser pà mätobjektet respektive kalibreringsobjektet utan tryck.

I fallet med ett vitt ark med tryck utförs alltsà tjock- leksbedömningen för vita delar av arket. För att identi- fiera ett eller flera intervall i mätkurvan som svarar mot vita delar pá arket kan ett förutbestämt antal punkter, exempelvis 10% av antalet mätpunkter, med den högsta in- tensiteten identifieras i mätkurvan Y, såsom visas i fig 3. Därefter beräknas medelvärdet för dessa identifie- rade punkter och jämförs med medelvärdet för samma antal punkter med den högsta intensiteten i kalibreringskurvan P för bedömning av tjockleken hos mätobjektet. Alternativt kan alla punkter i mätkurvan med en intensitet som över- stiger ett förutbestämt tröskelvärde identifieras och in- tensitetsmedelvärdet för dessa punkter jämföras med inten- 502 239 10 15 20 25 30 35 8 sitetsmedelvärdet för motsvarande punkter i kalibrerings- kurvan för bedömning av tjockleken hos mätobjektet.

I fallet med ljust tryck på mörk bakgrund används naturligtvis punkterna med lägst intensitet istället för högst intensitet.

När en hel sats ark trycks med samma tryck kan det hända att tryckets intensitet varierar i satsen. Det kan exempelvis bli svagare efterhand. Vidare kan materialet i mätobjekten i en sats variera. För att förhindra att så- dana, ofta långsamma, variationer i parametrar som på- verkar mätobjektets transmittans ger upphov till fel vid mätningen, kan kalibreringskurvan med fördel uppdateras under mätningen.

Uppdateringen kan göras på följande sätt. När en mät- ning har utförts på ett mätobjekt och det har konstaterats att det enligt önskemål består av ett enda ark, bestäms skillnaden mellan medelvärdet för mätintervallet och medelvärdet för kalibreringsintervallet. Därefter paral- lellförskjuts hela kalibreringskurvan med exempelvis hälf- ten av skillnaden mellan de båda medelvärdena.

Ett ytterligare problem i anordningar av den ovan be- skrivna typen är att det är svårt att hitta ljussensorer som är linjära i ett stort område och som alltså kan mäta med stor noggrannhet på olika material och olika tjock- lekar. För att lösa detta problem använder man enligt upp- finningen en sensor som är linjär i ett mindre område och varierar istället ljuskällans intensitet så att det trans- mitterade ljusets intensitet alltid ligger i mottagarens linjära område. För detta ändamål är sensorstyrorganet 5 anordnat att mottaga utsignalen från filtret 4 och att via D/A-omvandlaren 6 och förstärkaren 7 styra det från ljus- källan 1 utsända ljusets intensitet i beroende av den av ljussensorn 2 mottagna intensiteten.

När intensiteten för det utsända ljuset inte är kon- stant kan man naturligtvis inte jämföra mätkurvan och kalibreringskurvan direkt utan varje punkt i de båda kur- vorna måste först normeras med avseende på det vid regi- 10 15 20 25 30 35 502 239 9 strering av punkten utsända ljusets intensitet.

I den ovan beskrivna utföringsformen av anordningen är tjockleksbestämningen synkroniserad med frammatningen av banan och avger ljuskällan 1 ljuspulser endast under en förutbestämd mätperiod. Som ett alternativ till detta kan anordningen istället detektera framkanten på varje ark som passerar genom anordningen. För detta ändamål avger ljus- källan 1 ljuspulser kontinuerligt och detekteras framkan- ten på arken när det mottagna ljusets intensitet plötsligt blir mindre än det utsändas. När framkanten har detekte- rats väntar anordningen företrädesvis en viss tid innan mätkurvan registreras. Genom att detektera en förutbestämd ändring i det mottagna ljusets intensitet kan anordningen också i vissa fall hitta en bestämd plats på ett mätobjekt där en tjockleksmätning skall utföras.

Vid kalibrering av anordningen för en specifik till- lämpning eller vid löpande uppdatering av kalibrerings- kurvan kontrollerar anordningen automatiskt att kalibre- ringskurvan ligger i ett mätområde som anordningen kan hantera. I förekommande fall kontrollerar den även att dubbelarkskontroll, kontroll av för tjockt material, kon- troll av missat ark eller kontroll av för tunt material kan utföras. Om någon avsedd kontroll inte kan utföras, stänger anordningen automatiskt av denna funktion. Detta kan vara en fördel exempelvis när flera stationer skall kontrolleras separat och en station för tillfället inte används. I sådant fall behöver man inte stänga av anord- ningen utan den kalibreras på "inget ark", vilket betyder att den ger larm först om ett ark passerar anordningen.

Ovan har beskrivits ett utföringsexempel där sättet och anordningen enligt föreliggande uppfinning används för att kontrollera att ett och endast ett ark i taget matas fram på en bana.

Sättet och anordningen enligt uppfinningen kan emel- lertid också användas för att exempelvis bedöma att tjock- leken av ett mätobjekt ligger i ett önskat intervall som kan definieras på basis av den relativa tjockleken eller 502 239 10 bestämma ett explicit värde pà mätobjektets tjocklek, vil- ket dock förutsätter att kalibreringsobjektets tjocklek är känd, eller explicit bestämma antalet ark eller arkformiga lager i ett mätobjekt. 10 15 20 25 30 35

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 502 239 11 PATENTKRAV

1. Sätt att bedöma tjockleken av ett mätobjekt, var- vid ljus sänds mot mätobjektet och intensiteten av det genom mätobjektet transmitterade ljuset mäts, k ä n n e - t e c k n a t av att en mätkurva (Y), som representerar intensiteten av det genom mätobjektet transmitterade lju- set längs en mätsträcka av mätobjektet, bestäms; att åt- minstone ett intervall identifieras i mätkurvan; att intensiteten i det identifierade intervallet jämförs med intensiteten i ett motsvarande intervall i en kalibre- ringskurva (P), som representerar intensiteten av ljus som har transmitterats genom ett kalibreringsobjekt längs en kalibreringssträcka, för bedömning av mätobjektets tjock- lek, varvid det identifierade intervallet i mätkurvan och motsvarande intervall i kalibreringskurvan representerar jämförbara delar av mätobjektet och kalibreringsobjektet.

2. Sätt enligt krav 1, att intervallet i mätkurvan identifieras genom att ett förutbestämt antal punkter i mätkurvan som har antingen högst eller lägst intensitet identifieras.

3. Sätt enligt krav 1, att intervallet i mätkurvan identifieras genom att de k ä n n e t e c k n a t av k ä n n e t e c k n a t av punkter i mätkurvan vars intensitet antingen överskrider eller underskrider ett förutbestämt tröskelvärde identi- fieras.

4. Sätt enligt krav 1, att intervallet i mätkurvan identifieras genom att ett intervall i vilket intensitetsvariationerna väsentligen k ä n n e t e c k n a t av överensstämmer med intensitetsvariationerna i ett inter- vall i kalibreringskurvan identifieras.

5. Sätt enligt något k ä n - n e t e c k n a t av att bedömningen av mätobjektets tjocklek innefattar att ett explicit värde för mätobjek- tets tjocklek eller för antalet arkformiga lager i mät- objektet bestäms. av föregående krav, 502 239 10 15 20 25 30 35 12

6. Sätt enligt något av krav 1-4, av att bedömningen av mätobjektets tjocklek k ä n n e - t e c k n a t innefattar en bedömning av om mätobjektets tjocklek ligger i ett önskat intervall eller att antalet arkformiga lager i mätobjektet är det önskade.

7. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a t av att bedömningen av tjockleken inne- fattar en bedömning av om mätobjektet är för tunt eller för tjockt, att vid bestämning av kalibreringskurvan kon- trolleras om en mätkurva för för tjockt och för tunt mät- objekt kommer att ligga inom ett förutbestämt mätområde och om så inte är fallet genomförs inte motsvarande be- dömning.

8. Sätt enligt något av föregående krav, av att vid bedömningen av tjockleken beräk- k ä n n e - t e c k n a t nas medelvärdet av det transmitterade ljusets intensitet i nämnda intervall av mätkurvan och jämförs med medelvärdet av det transmitterade ljusets intensitet i nämnda inter- vall av kalibreringskurvan.

9. Sätt enligt krav 6 och 8, n a t av att om tjockleken respektive antalet bedöms vara k ä n n e t e c k - den/det önskade, ändras nivån för kalibreringskurvan i beroende av skillnaden mellan nämnda medelvärden för kalibreringskurvan och mätkurvan för åstadkommande av en kontinuerlig kalibrering.

10. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att det transmitterade ljusets intensi- tet bestäms i åtminstone 100 punkter, företrädesvis åt- minstone 1000 punkter, längs mätsträckan och kalibrerings- sträckan.

11. ll. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att det utsända ljusets intensitet reg- leras i beroende av det transmitterade ljusets intensitet och att mätkurvan och kalibreringskurvan normeras med av- seende på det utsända ljusets intensitet. 10 15 20 25 30 35 502 239 13

12. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a t av att förekomsten av ett mätobjekt eller en förutbestämd plats på mätobjektet detekteras genom lokalisering av en förutbestämd variation i det mottagna ljusets intensitet.

13. Anordning för bedömning av ett mätobjekts tjock- lek, innefattande en ljussändare (l) och en ljussensor (2), som är anordnade mitt för varandra och på avstånd från varandra för möjliggörande av passage av ett mät- objekt (A) däremellan, k ä n n e t e c k n a d av ett första minnesorgan (10) för lagring av en kalibrerings- kurva, som representerar intensiteten av ljus som har transmitterats genom ett kalibreringsobjekt längs en kali- breringssträcka, ett andra minnesorgan (8) för lagring av en mätkurva, som representerar intensiteten av ljus som mottages av ljussensorn (2) under en mätperiod, och jämfö- relseorgan (9) för jämförelse av intensiteten i ett inter- vall i mätkurvan med intensiteten-i ett motsvarande inter- vall i kalibreringskurvan.

14. Anordning enligt krav 13, k ä n n e t e c k - n a d av organ (5-7) för reglering av ljuskällans (1) intensitet i beroende av det av ljussensorn (2) mottagna ljusets intensitet.