SE520060C2 - System och förfarande för kontinuerlig bestämning av storleken på ett objekt vars storlek varierar i tiden - Google Patents

Description

520 060 en eller flera punkter på cylindern. Detta sätt ger i de flesta fall ett tillfredsställande resultat då cylinderaxeln är fixerad under upprullningen. Detta är emellertid inte alltid fallet. Sålunda ligger i många tillämpningar rullens periferi an mot en fixerad 'vals medan tillväxten. på rullen tvingar cylinderaxeln bort från den fixerade valsen. I vissa tillämpningar sker denna rörelse rätlinjigt medan den i andra tillämpningar beskriver en mer komplicerad rörelse. Det är i princip möjligt att mäta diametern på en rulle som rör sig med tre eller flera punktmätare. Dock har det visat sig att det är mycket svårt att linjera upp och kalibrera ett sådant system.

Vidare beskriver WO 00/29809 ett laserbaserat system för mätning av objekt med cylindrisk form. Syftet med systemet som beskrivs i WO OO/29809 är att avgöra om ett cylindriskt föremål uppfyller existerande krav på rundhet och dylikt.

Systemet använder ett antal laser strålar för att mäta avståndet till ett föremål vars egenskaper skall bestämmas.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett syfte med föreliggande uppfinning' att åstadkomma ett förfarande och ett system för mätning av storlek hos ett objekt, särskilt ett objekt som ändrar storlek med tiden och särskilt ett objekt med cylindrisk form, dvs ett objekt med en form svarande mot att en yta translateras rätlinjigt genom rummet.

Detta syfte och andra uppnås genom att en konturmätare, exempelvis bestående av en ljuskälla som alstrar en laserlinje och en tillhörande registrerande anordning, exempelvis en kamera, såsom en CCD-kamera eller en CMOS-kamera, anordnas att mäta formen på ett snitt genom objektet, exempelvis en cylinder. Denna snittfornl erhålls genom att ett antal 3- dimensionella punkter på mantelytan bestäms genom den av 520 060 'a J ,.. .. kameran registrerade av objektet reflekterade laserljuslinjen.

Därefter anpassas dessa 3-dimensionella punkter mot den på förhand kända form som objektet har. Genom att kontinuerligt upprepa mätningen erhålls ett mått på ett antal parametrar hos objektet, inkluderande dess storlek, dess position i två dimensioner samt dess riktning. Det är även möjligt att endast anpassa mätdata mot ett urval av dessa parametrar. Sålunda är det i ett antal tillämpningar möjligt att anta en fix riktning för objektet då detta rör sig. Om ett sådant antagande är möjligt kan en mer robust mätning erhållas.

Genom att använda systemet och förfarande enligt uppfinningen erhålls ett antal fördelar gentemot tidigare känd teknik.

Sålunda behövs endast en enda konturmätare, vilket ger ett mätsystem som är billigt att tillverka och som vidare är lätt att montera samt enkelt att kalibrera. Andra fördelar som uppnås innefattar hög noggrannhet och möjlighet att mäta objekt vars position förändras.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av icke begränsade utföringsformer och med hänvisning till de bilagda ritningarna, på vilka: - Fig. l visar en tambourrulle upphängd i en hävarm.

- Fig. 2 visar ett lasermätningssystem för mätning av en cylinderformad kropp.

- Fig. 3 visar närmare en mätning av en kontur av cylinderkroppen i Fig. 2.

- Fig. 4a och 4b illustrerar ett flödesschema som visar de steg som utförs vid bestämning av en cylinderkropps storlek . . +- 'la OCh pOSlclOD OCu. 520 060 4 ... ..

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I Fig. 1 visas en tambourrulle 1 upphängd i en hävarm 2. Vid upprullning av papper på tambourrullen rör sig rullen längs en cirkelbåge i pilens 4 riktning. Cirkelbågen bestäms av hävarmen, som är fixerad i en punkt 3.

I Fig. 2 visas ett lasermätningssysten1 5 för mätning' av' en tambourrullen 1. Systemet 5 innefattar en laserljuskälla 6, en kamera 7 samt en anordning áš för behandling av nétdata som kameran 7 genererar.

Laserljuskällan 6 är anordnad att avge en laserljuslinje mot mantelytan på den cylinderformiga tambourrullen.

Laserljuslinjen reflekteras mot tambourrullen och den reflekterade strålen registreras av kameran 7. I en föredragen utföringsform är kameran 7 en CCD-kamera eller en CMOS-kamera.

Kameran 7 avger kontinuerligt mätdata svarande mot den reflekterade laserljuslinjen. Typiskt registrerar kameran ett hundratal diskreta mätpunkter på cylinderns mantelyta såsom visas i Fig. 3.

Genom kännedom om det cylindriska objektets tvärsnittsyta, kan de av kameran alstrade mätvärdena anpassas mot parametrar för objektet. Med ett cylindriskt objekt avses här cylindriska objekt i vid bemärkelse, dvs en form som uppstår då en yta translateras rätlinjigt i rummet, exempelvis ett rätblock, en prisma, en cylinder etc. I detta exempel där objektet är en cylinder kan mätdata anpassas mot parametrar innefattande position, storlek och riktning. Denna anpassning kan utföras med lämplig anpassningsmetod, exempelvis kan summan av kvadraterna mellan mätnunkter och cylinder minimeras. ___ ___ _ _ ___ _ r 520 060 ;@g¿g§¿; I Fig. 4a och 4b visas ett flödesschema över de steg som utförs i anordningen 8 för att alstra värden som beskriver en uppmätt cylinder då denna mäts med ett system såsom beskrivet ovan i samband med Fig. 1 - 3.

Således mäts först, med hänvisning till fig. 4a, i ett steg 21 en kontur på objektet som skall mätas, där konturen består av ett antal tredimensionella mätpunkter. Därefter anpassas i ett steg 23 den modell cylinder som bäst svarar mot mätdata.

Slutligen utmatas resultatet från steg 23 i ett steg 25 och en ny mätning i steg 21 initieras.

I Fig. 4b visas de delsteg som utförs i procedursteget 23 närmare. Först ansätts en uppsättning parametrar för modellcylindern i ett steg 23a, för en cylinder kan parametrarna vara radie, position och riktning. Sedan, i ett steg 23b, beräknas ett mått på avvikelsen mellan den i steg 21 uppmätta konturen och en ansatt modellcylinder givet de använda parametrarna. I en föredragen utföringsform kan även gradienten för måttet med avseende på parametrarna användas.

Exempelvis kan summan av kvadraterna på avståndet mellan varje punkt i mätdata och modellcylindern användas. Slutligen fortsätter proceduren till steg 25 om optimeringen är klar. I annat fall används en optimeringsalgoritm för att erhålla ett förbättrat värde på parametrarna, vilket värde ger ett mindre värde på måttet. Exempel pá optimeringsalgoritmer som kan användas innefattar, Steepest Descent, DFP och BFGS.

Genom att använda systemet och förfarandet såsom beskrivna häri uppnås ett antal fördelar. Sålunda behövs endast en enda konturmätare, vilket ger ett mätsystem som är billigt att tillverka. Vidare erhålls en relativt stor mängd mätpunkter, typiskt några hundra, vilket gör att systemet blir okänsligare ... .. .w- ^~ 520 060 gßgggjgg 6 för brus jämfört med andra typer av mätare som använder ett fåtal mätpunkter, typiskt upp till tre stycken.

Dessutom är de platser, exempelvis pappers och stålmaskiner, där mätare av' den typ som beskrivs häri kan användas ofta relativt trånga. Mätsystemet såsom beskrivet häri kräver endast att en del av exempelvis en cylinder är synlig från en enda riktningu I många fall är' det tillräckligt att 10% av omkretsen är synlig för att noggranna mätresultat skall kunna erhållas. Vidare kräver inte systemet att objektet som mäts hålls i ett fixt läge. Istället kan position och/eller riktning erhållas som en del av mätningen.

I exemplet ovan är mätsystemet beskrivet med en laserljuskälla som avger en laserlinje. Mätsystemet kan dock även konstrueras med andra ljuskällor som avger en ljuslinje eller med ett system där en skugglinje alstras. Systemet kan kalibreras med ett objekt med känd form. Även kan en skannande punktmätare användas för att erhålla den uppmätta konturen, exempelvis en skannande PSD-mätare eller time-of-flight-mätare.

Vidare kan systemet använda sig av flera ljus- eller skugglinjer och denna/dessa kan även registreras med flera kameror. Med ett sådant arrangemang kan mätnoggrannheten förbättras.

Claims (1)

1. 520 060 7- PATENTKRAV System för kontinuerlig bestämning av storleken pà ett objekt vars storlek varierar i tiden och som har en pá förhand känd form, kännetecknat av - en eller flera ljuskällor (6), var och en anordnad att avge en linje mot ytan pà objektet (1), - en eller flera registrerande anordningar (7), var och en anordnad att registrera en eller flera linjer som reflekteras fràn objektet, samt - en mätdatabehandlingsanordning (8), ansluten till en eller flera registrerande anordningar (7), anordnad att motta utsignaler fràn dessa registrerande anordningar svarande mot reflekterade linjer och att anpassa dessa utsignaler till objektets pà förhand kända form i syfte att alstra data svarande mot den varierande storleken pà objektet, och anordnad att kontinuerligt upprepa mätningen. System enligt krav 1, kännetecknat av att ljuskällorna utgörs av laserljuskällor anordnade att alstra laserljuslinjer. System enligt krav 1, kännetecknat av att ljuskällorna är anordnade att alstra skugglinjer. Förfarande för kontinuerlig bestämning av storleken pà ett objekt (1) vars storlek varierar i tiden och som har en pá förhand känd form, kännetecknat av stegen att - avge en eller flera linjer mot ytan pà objektet, - registrera linjer som reflekteras fràn objektet, med en eller flera registrerande anordningar, samt - motta utsignaler från de registrerande anordningarna svarande mot de reflekterade linjerna och anpassa dessa utsignaler till objektets pà förhand kända form i syfte 520 060 s att alstra data svarande mot den varierande storleken pà objektet och kontinuerligt upprepa mätningen, med hjälp av en mätdatabehandlingsanordning ansluten till de registrerande anordningarna. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att linjerna som alstras är laserljuslinjer. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att linjerna som alstras är skugglinjer.